陝西黃陵礦區實施千米定位鑽機的必要性
理論研究
作者：張延順
【摘要】黃陵礦區屬我國少有的煤、油、氣共生礦區，煤層氣富集，礦井在生產過程中瓦斯湧出量大，不均衡係數大，治理難度大，影響煤礦安全生產。
【關鍵詞】煤層氣富集區；抽放；高位鑽孔；千米定位鑽機
一、礦區瓦斯分布規律
該區位於鄂爾多斯盆地東南緣，黃隴侏羅紀煤田的東北部。地層傾角平緩，主要發育有起伏不大的北東向寬緩褶皺，褶曲幅度一般50m左右，寬度3km左右，岩層傾角一般3°～4°，構造線方向以北東向為主，且北東向的背向斜具有同沉積構造特點，礦區內斷層不發育，構造屬簡單類型；礦區煤儲層特征礦區延安組共含煤3～4層，自上而下編號為0、1、2、31和32號，其中0號和1號煤層屬不可采煤層。2號煤層為主要可采煤層，分布廣泛，厚度穩定，平均厚度2m左右，為低～中灰、特低硫。
本區屬於礦區煤層氣地質資源富集區，煤層甲烷分布表現出不均衡性，井田範圍內瓦斯湧出量較大，局部煤層瓦斯含量異常（井田內陝西雙龍煤業在生產過程中出現油氣顯現——1993年10月份在礦井+820大巷開拓180處出現油氣顯現；2000年至今，在煤巷掘進中共發生5次瓦斯噴出現象，、黃陵礦業也出現過此類情況）；從礦區各煤礦近年來瓦斯等級鑒定情況看，瓦斯等級隨著開采區域向西北部延伸，瓦斯湧出量增加；井田內黃陵礦業二號井、陝西雙龍煤業等礦井掘進工作麵出現絕對瓦斯湧出量達5m3/min以上，需要采取區域預抽和超前探放措施。
本區僅淺部煤層氣地質資源量合計約44億m3（見附圖）；因此，為確保煤礦安全生產、有效利用礦區煤層氣資源，很有必要對該礦區煤層氣治理技術進行改造和提升。
二、目前礦區瓦斯治理現狀
（一）根據調查，黃陵礦區各煤礦現采煤工作麵治理瓦斯主要手段為半密閉采空區瓦斯抽放方法和短距離高位鑽孔抽放方法，該方法的最大缺點：抽放效果差，半密閉采空區瓦斯抽放和短距離高位鑽孔抽放方法往往隨工作麵生產工藝變化抽放效果出現波動，工作麵上隅角瓦斯濃度難以控製在安全濃度以下，而且目前實施的短距離高位鑽孔存在施工量大、鑽場搬遷頻繁等問題。
（二）掘進工作麵均實施短距離超前探放和預抽技術和加強局部通風措施，目前，礦區掘進工作麵局部通風機最大功率已達55kW，配風量最大達1200m3/min；該技術措施和治理方法的最大缺點是：一是加大了通風費用；二是工作麵頻繁施工抽放鑽場，加大工程量，影響掘進效率；三是抽放效果差，一般抽放濃度在0.5%—1%之間；四是安全性差，一旦出現停風現象，工作麵瓦斯在短時間內積聚，對礦井安全生產管理造成很大影響。
（三）抽放裝備情況：黃陵礦區，涉及抽放的各礦井均裝備了2BEC係列地麵瓦斯抽放係統，但由於井下抽放工藝、方法不符合實際需要，各礦井地麵瓦斯抽放係統抽放濃度均在10%以下，大多在3%—8%之間。目前礦井多數使用ZDY係列鑽機存在鑽孔長度小（≤300m），實際鑽探距離最大為200米，且存在拋鑽、夾鑽現象和鑽孔終端位置難以定位，鑽機定位安裝難度大、采掘工作麵鑽場工程量大等問題，鑽孔施工難以達到設計要求。
三、實施技術改造方案
（一）采煤工作麵瓦斯治理技術改造
回采工作麵采取本煤層瓦斯預抽及長距離高位鑽孔抽放方法。
1、回采工作麵采取本煤層瓦斯預抽，即在回風巷施工鑽孔預抽本煤層瓦斯，充分利用工作麵前方超前壓力，提高抽放率，減少工作麵瓦斯湧出量，這對高效礦井尤為重要。
2、長距離高位鑽孔抽放，就是對目前采煤工作麵高位鑽孔抽放技術的鑽孔布置進行改造，利用千米定位鑽機良好鑽孔定位能力，將平行於煤層的抽放鑽孔組準確定位在采煤工作麵頂板裂隙帶中，是抽放鑽孔組布置在采煤工作麵采空區回風側上方，以提高抽放率；同時，由於千米定位鑽機良好鑽進能力，一次鑽進最小距離大（≧800m），可減少鑽場工程量，減少對工作麵生產的影響。
（二）掘進工作麵瓦斯治理技術改造
實施長距離超前探放和預抽技術，通過此措施，預防本礦井掘進工作麵瓦斯噴出現象和提高抽放率；對安全生產意義重大。