高壓水力沖孔治理條帶瓦斯 掩護煤巷掘進技術(shù)研究

劉鵬飛

摘要：文章研究了高壓水力沖孔掩護煤巷掘進的主要技術(shù)原理及優(yōu)點，闡述了高壓水力沖孔實施效果，著重總結(jié)了高壓水力沖孔技術(shù)特點。研究表明，在嚴重煤與瓦斯突出的礦井，平煤股份十二礦采用水力沖孔后，通過對條帶瓦斯的區(qū)域治理，有效提高了瓦斯抽放效果，降低了煤層瓦斯含量，釋放了巷道煤巖彈性能，達到了防止煤與瓦斯突出的效果，有效提高了掘進工作面掘進速度。

關(guān)鍵詞：高壓水力沖孔；條帶瓦斯；區(qū)域治理；瓦斯抽放

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0047-02

1概述

平煤股份十二礦隨著礦井開采深度的不斷增大，瓦斯和煤與瓦斯突出問題日益嚴重，并成為制約煤礦安全生產(chǎn)，礦區(qū)災難主要誘發(fā)因素。根據(jù)國家下發(fā)《防治煤與瓦斯突出管理規(guī)定》文件規(guī)定，突出煤層瓦斯治理必須采取區(qū)域先行，局部補充的治理原則。十二礦通過在西翼第二瓦斯治理巷施工高壓水力鉆孔治理己15-17220進風巷瓦斯的區(qū)域瓦斯治理方式，使突出煤層發(fā)生變形、位移、卸壓、透氣性增大、最終使瓦斯得以提前釋放，瓦斯壓力與瓦斯含量下降，煤體變硬等，最終起到防止被保護煤層煤與瓦斯突出的效果。

2高壓水力沖孔技術(shù)原理及優(yōu)點

2.1高壓水力沖孔原理

水力沖孔是利用高壓水在煤體內(nèi)部形成空洞，使煤體卸壓、增透，使煤層中的瓦斯得到充分釋放，從而達到消突的作用。

2.2高壓水力沖孔優(yōu)點

①沖出大量煤粉，為煤體膨脹變形提供充分的空間，周圍煤體在地應力作用下發(fā)生膨脹變形，使地應力向四周移動，達到到局部卸壓作用。

②從瓦斯活動來講，不但沖孔期間有大量的瓦斯排出，而且沖孔后，由于煤體發(fā)生膨脹變形，影響范圍逐漸擴大，孔隙率增加，煤層透氣性增大，導致較遠處的瓦斯也能夠源源不斷地涌向孔道。因此，可增大煤層透氣性，提高瓦斯抽采半徑，有效降低沖孔附近煤體的煤層瓦斯含量。由于高瓦斯壓力的緩解，瓦斯含量的減少，煤層透氣性的增加，有效防治煤與瓦斯突出。

③濕潤煤體，使煤體脆性減弱，增加煤體塑性，降低煤體彈性勢能；另外，濕潤煤體后，可降低煤體中殘存瓦斯的解吸速度，減小瓦斯賦存。

3水力沖孔設(shè)備及工藝

3.1設(shè)備

①沖孔泵：型號BRW 400/31.5型煤礦用乳化液泵，額定壓力31.5 MPa、額定流量400 L/min。

②水箱：鐵質(zhì)，容積3 m3。

③壓力表: 型號YHY 60（B）礦用本安型數(shù)字壓力計。

④高壓密封鉆桿：型號ZGFA 50/800。

⑤高壓射流器:GSQ30/1.5。

⑥高壓射流噴嘴:型號SHG—2.8。

⑦控制裝置：型號BO—TK01。

⑧高壓密封水辮：FL/HZ。

⑨MK-4型全液壓坑道鉆機。

⑩高壓管路：選用內(nèi)徑分別為Φ19 mm、Φ25 mm、和Φ51 mm，耐壓強度≥35 MPa的高壓膠管。

3.2工藝流程

施工鉆孔→退孔→順專用鉆桿→確定鉆機處進液閥關(guān)閉→開泵供水→從己15煤底板處開始以后退式方式水力沖孔→關(guān)閉進液閥→拉順鉆桿→檢查確定孔內(nèi)專用鉆桿沒有堵孔→接卸專用鉆桿→重復以上工序直至專用鉆桿退到己15煤底板處為止→水力沖孔以沖出煤粉3 t標志水力沖孔成功→通知泵站司機停泵→停鉆→關(guān)閉進液閥→待液壓表壓力為0 MPa→檢查確定無誤后方可退孔。

4工作面概況

己15-17220采面位于十二礦己七采區(qū)下部西翼，東鄰己七二期三條下山，南鄰己15-17200采面，西鄰十礦和十二礦邊界線，北部為未開采區(qū)域。該面傾斜長度為150 m，可采走向長度750 m，可采儲量53.46萬 t，煤厚3~3.5 m，平均3.3 m，煤層容重1.31 t/m3，煤層傾角10 ?~30 ?，平均20 ?，采面標高在-566~-634 m之間，地面標高為+190 m。頂板為沙質(zhì)泥巖和沙巖，底板均為砂質(zhì)泥巖，構(gòu)造簡單。

西翼第二瓦斯治理巷設(shè)計890 m，開口處在己15煤層中，沿己15煤層掘進22 m后，以16 ?下山穿過己16-17煤層，沿庚18煤層掘進，與己15-17220進風巷外錯，平距20 m，距己16-17煤層底板9 m（推測），標高-598~-657 m之間，西翼第二瓦斯治理巷采用錨網(wǎng)索支護，巷道規(guī)格：凈寬×凈高=4.6 mm×3.4 mm，錨桿采用22 mm×2 200 mm左旋無縱筋KMG（500）錨桿，排距700 mm，錨索采用直徑22 mm×7 500 mm低松弛鋼絞線，間距1 500 mm，排距1 400 mm，網(wǎng)采用鋼笆網(wǎng)。巷道內(nèi)鋪設(shè)有皮帶，人行道側(cè)寬2.2 m。通風系統(tǒng)為全負壓通風，風量為970 m3/min。

5瓦斯治理方案

①從西翼第二瓦斯治理巷開口向里67 m處開始，每5 m設(shè)計一組穿層抽采鉆孔，每組鉆孔設(shè)計7個，控制己15-

17220進風巷巷道輪廓線外15 m位置。

②從西翼第二瓦斯治理巷開口向里65 m處開始，每5 m設(shè)計一組水力沖孔，每組3個水力沖孔，分別控制己15-

17220進風巷巷道輪廓線外7 m及巷道中心。

通過在兩組抽放鉆孔中間布置水力沖孔，增加煤體透氣系數(shù)，提高瓦斯抽放效果。

6高壓水力沖孔效果分析

隨后選取兩組抽放鉆孔和兩組間水力沖孔作為對比，西翼第二瓦斯治理巷沖孔前，平均單孔濃度35.9%，沖孔后24 h測量沖孔周邊鉆孔單孔平均濃度為93.9%，單孔濃度明顯提高。

如圖1所示，可以看出，水力沖孔及瓦斯抽放技術(shù)研究不僅可以很好的解決礦井深部煤層透氣性差，瓦斯難以抽放，不能有效利用等問題，還可以極大的提高瓦斯抽放效率，不僅解決了環(huán)境污染問題，而且合理解決了礦井煤層瓦斯所造成的煤與瓦斯突出等一系列危害問題，也為以后的礦井深部瓦斯抽放、防治工作積累了寶貴經(jīng)驗，同時也為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的效益。

高壓水力沖孔不僅解決了瓦斯的危害問題，而且確保了礦井的安全生產(chǎn)，也為其他兄弟單位今后防治礦井瓦斯方面提供了可靠的技術(shù)依據(jù)，具有很好的借鑒作用和良好的社會經(jīng)濟效應。

參考文獻：

[1] 劉英振,丁永明,吳紅玉,等.地應力對水力沖孔掩護煤巷掘進布孔的影響[J].中國煤炭,2013,(10).