1、急倾斜松软煤层工作面开切眼钻扩施工技术研究摘 要李子垭南煤矿自建矿以来一直采用炮掘开切斜巷的方法。随着矿井开采深度的增加，地质灾害不断升级，该方法安全管理难度加大，难以保证矿井安全生产，炮掘其工作空间不足，打眼、出煤、行人时粉尘飞扬严重；通风瓦斯管理困难，瓦斯超限严重；工作面伪斜坡度控制困难，因煤壁不直、极易导致工作面煤炭堵塞；采用爆破落煤易出现瞎炮及残爆，给处理瞎炮留下了较大安全隐患。为此，对掘进开切眼工艺进行了改革，项目“急倾斜松软煤层伪俯斜钻扩切眼技术及装备研究”研究成功，达到了安全高效的目的，技术获得了国家专利，具有较高的推广价值。 关键词急倾斜煤层； 开切眼； 钻扩 中图分类号：TD
2、823 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）27-0001-01 1 概述 煤层倾角 50以上的急倾斜煤层工作面开切眼大多数仍采用钻眼爆破法施工。李子垭南煤矿自建矿以来一直采用炮掘开切斜眼的方法。随着矿井开采深度的增加，地质灾害不断升级，该方法安全管理难度加大，难以保证矿井安全生产，炮掘其工作空间不足，打眼、出煤、行人时粉尘飞扬严重；通风瓦斯管理困难，配风小了，瓦斯超限严重，配风大了，工作面粉尘及风速超限严重，无法睁眼作业；工作面伪斜坡度控制困难，因煤壁不直、极易导致工作面煤炭堵塞；采用爆破落煤易出现瞎炮及残爆，给处理瞎炮留下了较大安全隐患。该掘进方法存在的这些问题，严重制
3、约和威胁矿井安全生产，也不适应当今煤矿安全生产新形势和实行机械化开采的要求。因此，对掘进开切眼工艺的改革势在必行，矿于2013 年立项“急倾斜松软煤层工作面开切眼钻扩施工技术研究” 。 2 项目关键技术研究 2.1 扩孔钻头配套设计及制造研究 自主开发出的急倾斜松软煤层工作面开切眼施工钻扩配套设备。具有反扩功能，有利于钻孔的成型及孔内煤矸的清理。克服了前所采用的扩孔工具为现有技术中的前端为平底扩孔钻，其钻定心效果差，较难与已钻孔形成同轴线的扩大，在扩孔过程中还容易造成扩孔走向歪斜，导致排矸管下管困难，在急倾斜松软煤层中钻头因自身重量而偏向导致无法定点贯穿，且容易卡钻丢失钻杆、钻头造成经济损失、
4、耽误工期的缺陷。该扩孔钻头已获国家专利授权（专利号为：zl 2014 2 063539.4） ，扩孔钻头结构示意图如图 1 所示。 2.2 切眼下口保护操作人员安全及钻机方案研究的技术研究 （1）扩孔阶段煤矸量大易在钻机前面堆积档杆板无法承受其重量：开切眼钻孔进入扩孔阶段煤矸大量增多导致钻机前面档杆板无法承受其重量；随时需要人工进行掏矸，人工在进行掏矸期间安全无法保障，随时有可能被滑落下的煤矸所击中；而且掏矸时间长影响扩孔进度；针对此种现象，在现场设置了一组溜槽采用 6mm 钢丝固定在切眼下口，扩孔阶段的煤矸直接由溜槽自由滑入皮带有皮带运送至溜煤眼。 （2）机巷钻机操作人员及上钻杆辅助人员安全
5、保护装置改革：由于扩孔时煤矸量大从孔口滑落，随时有击中操作人员的可能，对操作人员安全威胁极大，经研究在孔口的左右两边各设置一道安全防护网；安全防护网采用锚网编制而成，对现场操作人员的安全提供了有力的保障。工作面钻扩施工示意图如图 2 所示。 2.3 防止开切眼下煤套管堵塞的技术研究 开切眼下煤套管经常被堵塞，分析其原因是因为套管弯曲变形严重，浮煤容易在弯曲段积存致使经常被堵塞，经研究决定采用钻机下拉套管至平直状态，中间涉及到需拆除部分套管。解决方案：在 5134 开切眼上口用 2 个 5T 葫芦将套管拉紧，在 5134 机巷切眼下口采用 ZDY-3200s 起拔功能往下拉套管至切眼内套管被拉直
6、状态为止。 第一步，在 5134 开切眼上口用 2 个 5T 葫芦吊挂在支护可靠的锚杆上，然后连接套管并拉紧。葫芦拉紧后，采用木板将套管上出口遮掩，1人在 5134 开切眼上口安全位置观察，通过电话联系 5134 机巷人员确认上面准备工作到位。 第二步，机巷人员接到上面确认通知后，开始拆除 5134 开切眼下出口固定套管装置，并用套管连接装置将钻机与套管连接成一体。 第三步，一切准备工作到位后，确认人员站位安全距离，开始启动钻机向下拉套管至切眼内套管被拉直状态为止。 3.矿急倾斜松软煤层工作面钻扩施工开切眼的效果 （1）钻扩切眼方案在经济效益方面具备降低成本、节约资源、减少物力、人力、缩短工期
7、、材料耗费远远低于由下向上掘进切眼方案。 （2）研究钻扩切眼通过实施证明能适应急倾斜附伪斜松软每层，大幅度提高了开切眼竣工周期，为企业在地质条件日益加重的条件下实现稳产打下牢固基础。同时，进一步增加了生产领域的科技含量，加快了矿井科技兴企的战略步伐，对促进矿井整体工作健康、可持续发展具有重要意义。 （3）钻扩开切眼较好的投入到现场运用，不仅缩短了开切眼施工周期，还真正实现了节能降耗，为职工安全作业和冲切眼顺畅提供了有利条件，促进了企业矿井高产高效发展。 （4）本项目大幅度降低了成本使用，即利于企业自身科学发展，也响应了科学合理开采矿产资源的国家号召。 （5）本项目设计研制的钻扩切眼得到较好的推广应用，属于实用性技术成品，它是我国急倾斜煤层开采的一次重大突破，较好实现了随煤层厚薄变化推进的开采技术。 4.结语 李子垭南煤矿实施的“倾斜松软煤层工作面开切眼钻扩施工技术研究”项目，自主研发的开切眼“钻扩”配套设备，其结构合理、性能可靠、能适用于急倾斜煤层工作面开且眼施工， “钻扩”配套设备在李子垭南煤矿的 5134 工作面实施，用于急倾斜煤层工作面开切眼的扩孔钻头已获专利授权，项目的成功研究，对急倾斜松软煤层工作面开切眼施工具有积极的示范作用。 作者简介 赵健康（1974-） ，男，四川合江人，机电工程师，李子垭南煤矿机电副矿长，大学本科，主要从事煤矿机电运输管理工作。
