鉆孔孔徑對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯效果的考察分析

代茂

在各種煤礦災(zāi)害中，瓦斯災(zāi)害是我國煤礦安全生產(chǎn)的最大災(zāi)害，我國是煤與瓦斯突出災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家。因此，采取有效的措施治理煤礦瓦斯災(zāi)害尤其是煤與瓦斯突出災(zāi)害，對(duì)于保障礦井的安全生產(chǎn)具有重要的意義。預(yù)抽煤層瓦斯是區(qū)域防突的兩種基本措施之一，但影響鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯效果的因素較多，且不同礦井的實(shí)際生產(chǎn)條件不同，需要結(jié)合礦井的實(shí)際條件制定符合本礦井的鉆孔瓦斯抽采參數(shù)。本文結(jié)合青龍煤礦的具體情況，現(xiàn)場考察了鉆孔孔徑對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯效果的影響。

1、礦井概況

1.1煤層賦存狀況。青龍煤礦位于貴州省畢節(jié)市黔西縣，屬煤與瓦斯突出礦井， 核定生產(chǎn)能力120萬t/a，絕對(duì)瓦斯涌出量165.56m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量80.65m3/t。礦井可采煤層為16、17、18號(hào)煤層，M16煤平均厚度為2.88m；M17煤平均厚度為1.2m（M17煤部分地點(diǎn)缺失），該煤層屬于不穩(wěn)定煤層；18煤平均厚度為3.18m。16、18煤屬于較煤層穩(wěn)定。16煤層最大瓦斯含量為19.5m3/t；17煤層最大瓦斯含量為13.5m3/t；18煤層最大瓦斯含量為24.4m3/t。

1.2現(xiàn)行瓦斯治理措施。隨著煤礦開采深度增加，煤層瓦斯含量及煤層瓦斯壓力增大，瓦斯治理時(shí)間長，治理瓦斯任務(wù)不斷加重。該礦在瓦斯治理的過程中始終采取多措并舉，不斷探索，尋求有效的瓦斯治理體系和技術(shù)。目前在我礦主要采取以下措施進(jìn)行瓦斯治理，取得了較好的瓦斯治理效果：a、開采保護(hù)層，利用上保護(hù)層開采治理下鄰近層瓦斯。b、穿層、順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯。

2、鉆孔孔徑對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯效果的影響

2.1現(xiàn)場設(shè)計(jì)情況。為了考察鉆孔孔徑對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯的影響，在青龍煤礦11613底抽巷設(shè)計(jì)一組孔徑為75mm鉆孔，設(shè)計(jì)7個(gè)鉆孔，終孔間距為6m；一組孔徑為113mm鉆孔，設(shè)計(jì)5個(gè)鉆孔，終孔間距為8.5m，對(duì)兩組鉆孔抽采參數(shù)進(jìn)行比較。鉆孔設(shè)計(jì)布置圖如下所示：

圖1 75mm孔徑鉆孔設(shè)計(jì)布置圖

圖2 113mm孔徑設(shè)計(jì)鉆孔布置圖

75mm鉆孔采用ZDY-750鉆機(jī)進(jìn)行施工；113mm采用ZDY-3200S或ZDY-3500型鉆機(jī)進(jìn)行施工。

2.2鉆孔孔徑對(duì)瓦斯抽采濃度及瓦斯抽采量的影響。對(duì)不同鉆孔孔徑的瓦斯抽采濃度進(jìn)行考察，考察結(jié)果如下：

從圖3中的對(duì)比可以看出，113mm孔徑的鉆孔抽采的瓦斯?jié)舛容^高，且能維持長時(shí)間的高濃度瓦斯抽采；75mm孔徑的鉆孔瓦斯抽采濃度較低。從瓦斯抽采濃度方面進(jìn)行分析，可得施工113mm孔徑的鉆孔好于施工75mm孔徑的鉆孔。對(duì)不同鉆孔孔徑的瓦斯抽采量進(jìn)行考察，考察結(jié)果如下：

從圖3中的對(duì)比可以看出，113mm孔徑的鉆孔抽采的瓦斯量較大，且能維持長時(shí)間高瓦斯量抽采；75mm孔徑的鉆孔瓦斯抽采量較小。從瓦斯抽采量方面進(jìn)行分析，可得施工113mm孔徑的鉆孔好于施工75mm鉆孔的孔徑。

3、礦井2013-2014年高負(fù)壓瓦斯抽采量情況

通過在11613底抽巷對(duì)大孔徑與小孔徑實(shí)驗(yàn)后，青龍煤礦從2013年11月開始全面施工大孔徑鉆孔，如下圖：

從2013年11月開始施工大孔徑鉆孔，鉆孔終孔孔徑從Φ75mm加大到Φ94mm、Φ113mm終孔。礦井采用大孔徑施工以前，地面高負(fù)壓抽采瓦斯?jié)舛染S持在24%，抽采純流量維持在62m3/min；隨著鉆孔大孔徑終孔技術(shù)的運(yùn)用，礦井高負(fù)壓抽采瓦斯?jié)舛取⒓兞髁恐鸩椒€(wěn)定上升。至2014年11月份以來，礦井高負(fù)壓抽采瓦斯?jié)舛染S持在30%以上，抽采純流量維持在95m3/min；通過礦井抽采主管路抽采參數(shù)的全面分析，以及采取大孔徑鉆孔施工工藝，礦井瓦斯抽采濃度、抽采純流量出現(xiàn)明顯升高，礦井高負(fù)壓主管路瓦斯?jié)舛忍岣?%左右，抽采純流量提高了33m3/min，大大提高了瓦斯抽采效率，為瓦斯治理提供了安全保障。

4、結(jié)論

從鉆孔瓦斯抽采濃度、瓦斯抽采量、兩個(gè)方面考察了不同鉆孔孔徑的瓦斯抽采效果，均可得出113mm孔徑的鉆孔瓦斯抽采效果優(yōu)于75mm孔徑的瓦斯抽采效果，并且減少鉆孔施工個(gè)數(shù)，從而縮短了區(qū)域瓦斯治理時(shí)間；通過對(duì)2013-2014年礦井瓦斯抽采情況分析，采用大孔徑鉆孔施工明顯優(yōu)于小孔徑鉆孔施工。根據(jù)實(shí)際情況增大鉆孔孔徑能更換滿足瓦斯治理需要，保證瓦斯治理效果。

（作者單位：貴州能源開發(fā)有限公司）