方亮
淮河能源潘三煤矿
顺层长钻孔在施工、抽采期间，存在封孔不严密致使钻孔漏气、煤粉堵塞钻孔、孔内存积水及管路排水不畅等问题，常导致顺层钻孔抽采浓度低、效果差，直接影响和制约工作面钻孔抽采质量。潘三矿在总结以往顺层钻孔抽采经验的基础上，进一步强化现场抽采精细化管理及创新抽采方式，在1682(1)轨、运顺顺层钻孔抽采过程中，严格落实“一钻孔一工程”管理要求，确保所有钻孔抽采达标、有效，实现了顺层孔干管浓度持续50%以上、百孔抽采纯量2m3/min以上连续抽采，取得了良好效果。
1.工作面概况
1682(1)工作面位于西三C组煤中部采区，处于突出危险区，实测11-2煤原始瓦斯含量为5.66m3/t，瓦斯压力1.35MPa。煤厚0.1～2.6m,均厚2.1m,煤层倾角∠5～10°，平均7°。
2.钻孔设计
1682（1）轨、运顺设计长度1320m，面长200m。顺层钻孔按照不大于5m间距布置，轨、运顺各设计顺层钻孔260个；运顺顺层钻孔设计长度115m，轨顺顺层钻孔设计长度100m。1682（1）工作面顺层钻孔设计图 见图1。
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3.钻孔施工、抽采过程中存在的问题
3.1 地质异常带、煤层破碎带及松软区施工的钻孔，由于煤壁裂隙发育，钻孔封孔段易出现封孔不严、漏气现象，影响钻孔抽采效果。另外，钻孔施工过程中易垮孔及钻孔孔径变大，用常规的囊袋“两堵一注”方法，封注效果差。
3.2 部分钻孔因煤体坚固性系数低、煤体较粉，抽采过程中易堵塞护孔套管，造成钻孔不畅。
3.3 煤体含水率大，钻孔抽采过程中，下向顺层钻孔孔内易积水，影响抽采效果。
4.解决的方案
4.1 超前煤壁预注浆措施。 顺层钻孔施工前，对煤壁松软、破碎区域煤体采取超前预注浆措施，形成注浆帷幕，有效封堵松软煤体或支护锚杆、锚索在煤体内存在的裂隙。提高钻孔封孔严密性。帮部预注浆钻孔实景图 见图2。
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4.2 改进传统的封孔、注浆工艺。异常区域易垮孔的钻孔，封孔堵头采用聚氨酯代替常规的囊袋封孔器，确保钻孔因施工过程中垮孔引起封孔段钻孔孔径扩大，常规的囊袋封孔器造成封孔不实问题，确保封孔堵头与钻孔四周接触紧密，封孔段长度不少于20m。
钻孔封孔采用“两堵多注”替代“两堵一注”。“多注”即采取间隙性多次带压注浆的方式封堵钻孔，提高钻孔封孔严密性。注浆封孔水泥采用专用速凝水泥，第一次注浆4小时后进行二次注浆，然后进行间歇性的注浆，直到注浆压力稳定在2MPa浆液不能再注入为止，确保钻孔封得住、不漏气。倾角为正封孔示意图 见图3。
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4.3 孔内布置排渣、排水管。在孔内布设一趟φ10mm排渣、排水管，长度不小于70m。抽采过程中，定期排查钻孔是否畅通。对出现淤堵的钻孔采用向孔内吹压风进行疏通，保证孔内的花管不被煤粉堵塞、排除孔内的积水，确保钻孔畅通。顺层孔孔口变头 见图4 排渣、排水管连接图 见图5。
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4.4改进孔口变头安装方式，便于日常对钻孔进行排查，及时发现钻孔淤堵情况。通过对孔口变头上安装的“堵头”进行改进，使用测嘴进行替代。将原先排查钻孔需要拆除“堵头”的工序替换为只需打开测嘴便可以完成排查操作。不仅大大提高了工作效率，而且增加了顺层钻孔排查的频率，由原来每月排查一次，缩短为每周排查一次，确保了所有顺层钻孔畅通，从而提高了顺层钻孔抽采效果。原先顺层钻孔变头 见图6 改进后的变头 见图7。
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图7 改进后顺层孔孔口变头
4.5 安设一趟专用的排水管路，确保“气走气路、水走水路”，实现气、水分离。
为了保证顺层钻孔抽采过程中产生的积水、渣不进入主干管，将抽采干管安设在钻孔上方，在钻孔下方专门布设一趟2吋的排水管路，排水管路之间每隔100m左右安设一台气渣分离装置，钻孔出口通过连接软管分别与干管与排水管路连接，保证钻孔抽采过程中产生的积水直接通过排水管排走。真正实现了“气走气路、水走水路”，气、水、渣分离，彻底解决了抽采过程中钻孔内及抽采管积水、钻孔不畅等问题。顺层钻孔气水渣分离装置连接示意图 见图8 顺层钻孔气水渣分离装置连接实物图 见图9。
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4.6 建立单独压风排渣系统，安装空压机增强排渣动力；安装风压在线监测系统，实时关注风压变化。
为保证钻孔施工过程中的风压，解决钻孔施工中风压不够、排渣不畅问题。打钻地点提前安设专门的空压机，利用巷道内提前布设的注氮、灌浆管路系统向打钻地点单独供风，要求风压不小于0.8MPa。确保钻孔施工及起钻过程中的排渣动力，有效排尽孔内残渣，避免钻孔内残渣遗留多造成下套管困难，且避免了后期抽采易堵塞护孔套管眼问题等。
另外，对空压机压风风压安装压力在线监测系统，实施监控风压情况，时刻保持风压满足钻孔施工要求。
4.7 强化现场管理。
为了保证钻孔施工质量及抽采效果，对钻孔实施包包制度，明确目标，划分责任。即钻孔实行谁施工谁负责、谁验收谁负责、谁监管谁负责、谁分管谁负责的原则，对勘探处潘三钻机工区、抽排队及口内各家应承担的责任作了明确划分。要求“双50”为考核标准，即所有合格的钻孔必须达到单孔浓度不小于50%；干管浓度不小于50%，否则严肃问责。
5. 其他注意事项
5.1 钻孔注浆封孔结束后，立即合茬微抽，防止孔内瓦斯外溢造成巷道内瓦斯大。抽采负压以孔口瓦斯不外溢为标准，确保封孔段水泥未凝固前不被抽走影响封孔效果。为了掌握水泥凝固时间，在注浆时提前利用矿泉水瓶装水泥浆挂在钻孔孔口，观察其凝固时间和水泥凝固收缩比例及其配比情况。一般情况下，水泥浆水灰比1:2，凝固大约需48小时，待水泥完全凝固后才能正常抽采，之前采取微抽方法。矿泉水瓶装水泥浆样本 见图12。
5.2 钻孔与抽采系统的各连接部位要采用缠生胶带、抹玻璃胶、上密闭胶等方式加强密封，防止漏气。
5.3 排水排渣管路、抽采附件等使用时要进行气密性试验，防止漏气。
6.效果考察
6.1 1682(1)运顺顺层钻孔抽采效果考察
1682(1)运顺顺层孔于2020年8月5日开始计量，选取2020年8月5日至2020年12月31日共计149天连续自动计量抽采数据，进行考察分析。干管浓度平均达53.7%，最高达69.6%；干管抽采纯量平均达2.1m3/min，百孔抽采纯量2m3/min以上。抽采浓度、抽采混合量、抽采纯量曲线分别见图13至图15。
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图14 1682（1）运顺顺层钻孔抽采混合量曲线图
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7.存在不足及下一步改进
上向顺层钻孔，孔内排渣、排水管未实现与孔内套管一并下入孔底。目前，以不少于70m为基本要求。
下一步继续改进下套管工艺，使排渣、排水管与套管一并下至孔底。