定向钻进技术在突出矿井大区域瓦斯治理中的应用 兖矿贵州能化有限公司

兖矿贵州能化有限公司 2019 年 10 月 定向 钻进技术在突出 矿井 大区域瓦斯治理中的应用 Page 2 目 录 一、公司简介 二、瓦斯地质概况 三、瓦斯治理模式的演变 四、定向钻机装备 五、定向钻机应用情况介绍 六、 深化瓦斯综合治理取得的成效 七、长距离定向钻孔瓦斯抽采技术规范制定情况 八、面临的问题和打算  Page 3 一、公司简介  兖矿贵州能化有限公司是兖矿集团响应国家“西 部大开发”和贵州省“西电东送”战略于 2002 年进入 贵州开发建设的二级公司 ，下辖四对生产矿井 （青龙 煤矿、发耳煤矿、小屯煤矿、五轮山煤矿）、 一对基 建矿井 （龙凤煤矿）， 均为煤与瓦斯突出矿井 ， 并配 套建设了洗煤厂、瓦斯电厂。设计产能规模 630 万吨 / 年（青龙煤矿设计产能 120 万吨 / 年、发耳煤矿设计产 能 180 万吨 / 年、小屯煤矿设计产能 60 万吨 / 年、五轮 山煤矿设计产能 150 万吨 / 年、龙凤煤矿设计产能 120 万吨 / 年）， 目前 生产规模 420 万吨 / 年。  Page 4 一、公司简介  兖矿贵州能化有限公司连续 5 年保持全 国安康杯先进单位荣誉称号，所属 4 对生产 矿井均为国家一级安全生产标准化矿井、 贵州省煤矿采掘机械化示范矿井。青龙煤 矿、五轮山煤矿为 国家级瓦斯治理示范矿 井。发耳煤矿于 2018 年建成贵州省首个智 能化综采工作面。 Page 5 二、瓦斯地质概况 能化公司所属矿井均处于贵州省黔北煤田 、 织纳煤 田和水城煤田区域 ， 该区域地处新华夏系第三褶皱带与 沉降带和南岭纬向构造带的复合部位 ， 构造主要为燕山 运动中晚期形成 ， 北西向复试褶皱 、 断裂均较发育 ， 使 得各煤田小断层 、 构造发育更加复杂 。 井田地质类型为 中等偏复杂类型 . 所属矿井煤与瓦斯突出矿井 ， 且煤层具有煤体松软 破碎 、 煤层厚度薄 、 透气性差 、 煤层瓦斯含量高 、 压力 大 、 煤层层位多 、 岩石软遇水膨胀变形等特点 。 Page 6 三、瓦斯治理模式的演变 建 井 初 期 瓦 斯 治 理 模 式 掘进工作面顺层条带钻孔治理瓦斯 采煤工作面顺层钻孔治理瓦斯 2009 年以前，采取本煤层边抽边 掘（采）方式治理瓦斯，掘进工作面 月平均进尺 60m ，采煤工作面月平均 50m ，吨煤瓦斯治理成本 80 -90 元 ，瓦 斯治理效果差，成本高主要表现几个 方面： 一是 瓦斯治理与工作面作业相互 制约； 二是 钻孔施工不到位存在控制 空白带； 三是 消耗大量人力和物力， 瓦斯治理成本高且效率低； 四是 不能 布置大工作面； 五是 未对被保护层瓦 斯进行卸压抽采，被保护层进行采掘 作业受瓦斯制约； 六是 瓦斯治理设备 功率小，抽采路管径小，抽采效果差； 七是 抽采浓度低； 八是 瓦斯超限频繁。 Page 7 三、瓦斯治理模式的演变 矿 井 瓦 斯 治 理 主 导 抽 采 模 式 建 立 掘进工作面穿层钻孔治理瓦斯 采煤工作面顺层 +穿层 钻孔治理瓦斯 2010 年以来， 不断探索和创新 瓦斯治理模式，通过先施工底 抽巷、再施工工作面顺槽的工 序，形成 顺层钻孔 + 穿层钻孔抽 采 保护层瓦斯、 穿层钻孔抽采 被保护层卸压瓦斯 、 高位钻孔 配采空区埋管抽采 回风隅角瓦 斯 的 抽采立体模式。 Page 8 2015 年之后，研究利用 定向长钻孔 进行大面积区域消突。采用定向 钻机选择合适位置施工煤层 底板梳状定向长钻孔 ，进行大面积瓦斯 治理，从而大量 减少底抽巷工程 。 三、瓦斯治理模式的演变 Page 9 四、定向钻机装备 （一） ZDY6000LD （ F ）型全液压履带式坑道定向钻机 ZDY6000LD （ F）型全液压定向钻机由 中煤科工集团西安研究院 研制生产， 泵站与机架一体分体定向履带钻机， 可以实现钻孔倾角和方位角控制精准 定向施工，在青龙煤矿主要用于 顶板 高位定向钻孔和底板梳状定向钻孔 施 工，在青龙煤矿最大施工长度 651 m。 Page 10 四、定向钻机装备 （二） ZDY4000LD(C) 型全液压定向钻机 ZDY4000LD(C) 型全液压定向钻 机由 中煤科工集团西安研究院 研制生产，泵站与机架一体分 体定向履带钻机，可以实现钻 孔倾角和方位角控制精准定向 施工，主要负责 顺层 定向条带 钻孔、 顺层 定向钻孔施工 ，在 青龙煤矿最大施工长度 406 m 。 Page 11 五、定向钻机应用情况介绍 （一）定向长钻孔采空区瓦斯治理 ( 顶板高位定向长钻孔 ) （二）定向长钻孔大区域超前瓦斯治理 （底板梳状定向钻孔、 松软煤层空气复合定 向钻进技术 ） （三）定向长钻孔煤巷条带顺层瓦斯治理 （四）定向钻进技术推广应用 Page 12 21602 工作面 11613 工作面 设计长距离 定向钻孔 12个 竣工钻孔 13 个 西安煤科院负责 施工总进尺 6145m 最深孔深 601m 治 理 采 空 区 瓦 斯 11615 工作面 （一）定向长钻孔采空区瓦斯治理 ( 顶板高位定向长钻孔 ) 设计长距离 定向钻孔 4个 竣工钻孔 4个， 累计进 2473m 抽采一区 负责施工 最深孔深 60 8m 五、定向钻机应用情况介绍 Page 13 21602 轨顺高位定向钻孔布置平面图 （一）定向长钻孔采空区