突出煤層立體交叉鉆孔抽采瓦斯技術(shù)研究

黃枋慶，敖峰

摘要：為徹底解決穿巖孔與順槽本煤層交叉布置后瓦斯抽放問題，提高鉆孔濃度，延長(zhǎng)鉆孔抽放時(shí)間，實(shí)現(xiàn)區(qū)域抽放區(qū)域防突的目的，并為同類礦井在類似條件下提高抽放效率提供理論基礎(chǔ)和可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。鶴煤十礦進(jìn)行了“突出煤層立體交叉鉆孔抽采瓦斯技術(shù)研究”科技項(xiàng)目攻關(guān)，實(shí)踐表明對(duì)底板抽放巷穿層鉆孔及順層鉆孔兩種鉆孔進(jìn)行科學(xué)合理的布置、改進(jìn)鉆孔封孔技術(shù)和相關(guān)配套技術(shù)，達(dá)到鉆孔覆蓋范圍更加科學(xué)合理、摸索出一套穿巖鉆孔與順槽本煤層鉆孔立體交叉布置瓦斯抽放技術(shù)及相關(guān)配套工藝，達(dá)到了提高瓦斯抽放效率得到有效提高的目的。

關(guān)鍵詞：突出煤層 立體交叉 抽放瓦斯

煤礦瓦斯抽放是解決高瓦斯涌出，防治災(zāi)害事故的根本性措施。我國(guó)礦井瓦斯抽放工作雖經(jīng)過40多年的發(fā)展，目前在科研和生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)建立了一套適應(yīng)各種不同地質(zhì)條件和采掘布置的抽放瓦斯方法，并有成套的裝備可供應(yīng)用，但抽放工藝和技術(shù)仍待發(fā)展。為減少瓦斯災(zāi)害，提高瓦斯抽放效果，鶴煤十礦通過抽放方式、方法的改變，達(dá)到順層鉆孔與穿層鉆孔立體交叉布置相結(jié)合，預(yù)抽、邊采邊抽、采空區(qū)抽放、保護(hù)層卸壓抽放相結(jié)合，形成在時(shí)間上、空間上的立體交叉綜合抽放。

1 所研究礦井的現(xiàn)狀

1.1 抽放系統(tǒng)現(xiàn)狀

鶴煤十礦井深達(dá)729.5m，地壓大、瓦斯含量高且有突出危險(xiǎn)，目前瓦斯抽放系統(tǒng)分為地面及井下兩部分，地面泵站安裝兩臺(tái)2BEC42型水環(huán)式真空泵，目前抽放負(fù)壓40kPa，抽放濃度9%～12%，抽放純量5～8m3/min。井下設(shè)有兩個(gè)移動(dòng)抽放泵站，一個(gè)是-575地區(qū)抽放泵站。目前該泵站裝備兩臺(tái)2BE-303型水環(huán)式真空泵，抽放負(fù)壓55.18kPa，抽放純量2～4m3/min；二是-250移動(dòng)泵站，裝備兩臺(tái)SK-60型水環(huán)式真空泵。但是瓦斯抽放率較低，一直是影響礦井安全生產(chǎn)的重大威脅。

1.2 煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試

2002年5月經(jīng)撫順煤科院鑒定為突出礦井。2007年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：絕對(duì)涌出量25.9m3/min，相對(duì)涌出量為27.5m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。2008年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：絕對(duì)涌出量25.33m3/min，相對(duì)涌出量為24.32m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。2009年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果為：絕對(duì)涌出量24.83m3/min，相對(duì)涌出量為21.32m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。

1.3 瓦斯地質(zhì)規(guī)律

根據(jù)測(cè)試可得不同的標(biāo)高所對(duì)應(yīng)的瓦斯含量：

煤層底板標(biāo)高-215m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是5m3/t。

煤層底板標(biāo)高-343m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是8m3/t。

煤層底板標(biāo)高-513m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是12m3/t。

煤層底板標(biāo)高-641m處的瓦斯含量趨勢(shì)值是15m3/t。

十礦瓦斯含量梯度為2.1m3/t·100m。

2 針對(duì)1307工作面進(jìn)行立體交叉鉆孔瓦斯抽放設(shè)計(jì)

鶴煤十礦二1煤層開采時(shí)，考慮到煤層瓦斯含量較大，采掘工作面均需要實(shí)施瓦斯抽放，根據(jù)采區(qū)的地質(zhì)情況、開采的巷道布置以及施工條件選擇采用本煤層鉆孔和底板巷穿層鉆孔立體交叉抽放的綜合瓦斯抽放方法。工作面形成系統(tǒng)前，底板巷穿層鉆孔與順槽鉆場(chǎng)邊掘邊抽鉆孔形成立體交叉，抽放煤巷條帶煤層瓦斯。工作面形成系統(tǒng)后，底板巷穿層鉆孔與工作面順層鉆孔形成立體交叉，抽放回采區(qū)域煤層瓦斯。

2.1 1307底板抽放巷穿層鉆孔瓦斯抽放

穿層鉆孔抽放是煤礦進(jìn)行瓦斯抽采的一種方法。根據(jù)鉆孔用途和施工方法的不同，穿層鉆孔可分為2類：

①穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯。②穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯。以上兩種方法全部在1307工作面進(jìn)行使用，其鉆孔示意圖如圖1所示。

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圖1 穿層鉆孔布置示意圖

2.2 本煤層鉆孔瓦斯抽放

本煤層瓦斯抽放，又稱開采層瓦斯抽放，主要是為了減少煤層中的瓦斯含量和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛龋源_保礦井的安全生產(chǎn)。本煤層抽放方法有巷道預(yù)抽本煤層瓦斯、鉆孔法預(yù)抽本煤層瓦斯和邊采（掘）邊抽本煤層瓦斯。具體布孔方法：利用工作面軌道順槽，向回采工作面打迎面平行鉆孔，如圖。

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圖2 本煤層抽放示意圖

2.3 順槽掘進(jìn)期間邊掘邊抽進(jìn)行瓦斯抽放

通過在巷道兩幫施工鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)沿工作面走向方向施工長(zhǎng)鉆孔抽放瓦斯，以達(dá)到消除突出危險(xiǎn)、保證工作面掘進(jìn)進(jìn)尺的目的。首先，通過長(zhǎng)鉆孔抽放可減少由煤體涌入巷道空間的瓦斯，降低風(fēng)排瓦斯量；其次，采取抽放措施后，煤體的瓦斯壓力得到釋放，地應(yīng)力也顯著降低，即通過降低誘導(dǎo)瓦斯突出的地應(yīng)力和瓦斯壓力來(lái)消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)。

3 對(duì)1307工作面瓦斯抽放效果進(jìn)行考察、分析和研究

分別對(duì)1307工作面抽放瓦斯?jié)舛?、?fù)壓、瓦斯量（本煤層順層鉆孔抽放和底板巷穿層鉆孔抽放總量）、風(fēng)排瓦斯量（上、下順槽風(fēng)排瓦斯量）、抽排瓦斯量等進(jìn)行了考察研究，具體考察結(jié)果詳見圖3所示。

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4 主要結(jié)論

4.1 以煤層瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試結(jié)果為基礎(chǔ)，結(jié)合1307工作面地質(zhì)構(gòu)造等具體情況，對(duì)順槽本煤層瓦斯抽放、底板抽放巷穿層孔抽放等瓦斯抽放方法進(jìn)行分析論證，并結(jié)合附近采區(qū)瓦斯治理方案，提出了適合1307工作面的綜合瓦斯抽放技術(shù)，并進(jìn)行了瓦斯抽放設(shè)計(jì)。

4.2 實(shí)施本煤層及底板抽放巷穿層鉆孔交叉抽放后，煤層的瓦斯含量有了明顯降低，測(cè)定結(jié)果顯示，1307工作面殘余瓦斯含量為2.86m3/t～6.36m3/t之間。

4.3 為解決工作面防突問題，通過實(shí)施底板抽放巷穿層鉆孔及順層鉆孔立體交叉抽放技術(shù)，即在工作面形成系統(tǒng)前，底板巷穿層鉆孔與順槽鉆場(chǎng)邊掘邊抽鉆孔形成立體交叉，抽放煤巷條帶煤層瓦斯。工作面形成系統(tǒng)后，底板巷穿層鉆孔與工作面順層鉆孔形成立體交叉，抽放回采區(qū)域煤層瓦斯，明顯降低了煤層瓦斯含量，保證了風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀?，抽放效果良好?/p>

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作者簡(jiǎn)介：黃枋慶，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，研究方向：瓦斯立體擺布綜合抽放；敖峰，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，研究方向：采礦工程。