礦山局部區(qū)域開采致裂采礦安全治理效果分析

賈 潔，馮相國，王聽說，高 雷，胡永昭，郭慧高

（鄭州煤電股份有限公司超化煤礦，河南 新密 452370）

22051回采工作面局部區(qū)域為二礦層，礦層透氣性系數(shù)為0.0523m2/MPa2·d，屬于難抽采礦產(chǎn)資源。現(xiàn)已經(jīng)對工作面采取了區(qū)域防突措施，鉆孔布置比較密集，但是在工作面局部礦厚區(qū)域中測定的金屬礦元素含量指標(biāo)，如再采取密集補(bǔ)孔的方法，施工過程中串孔的情況會很嚴(yán)重，影響抽放效率，不但費工費力，且抽放達(dá)標(biāo)時間上也大大延長。因此采取先進(jìn)的開采致裂增透解吸技術(shù)，提高礦山開采安全治理效果和抽采效率、降低抽采成本，縮短礦山開采治理時間是必要的。

1 致裂鉆孔施工礦山區(qū)域地質(zhì)情況

22051工作面致裂鉆孔施工區(qū)域礦層走向125°～134°，傾向215°～224°，傾角13°～22°，礦層厚度17m～21m，控制區(qū)域內(nèi)原始礦層金屬元素含量為5.85m3/t～6.63m3/t。致裂鉆孔東面為21001運礦聯(lián)巷（距離16m～27m）和正在施工順層鉆孔的8#鉆場（距離44m），西面為正在施工順層鉆孔的7#鉆場，南面為22051下付巷，北面為22051底抽巷（距離21m）。

2 致裂鉆孔設(shè)計方案

在22051下付巷7#鉆場向東14m、20m和26m依次各布置一個致裂鉆孔，共3個致裂鉆孔。鉆孔方位垂直22051下付巷向北，3#和2#致裂鉆孔終孔位置施工在礦層中部，1#致裂鉆孔終孔位置施工至礦層頂板向下2m位置處，鉆孔孔深設(shè)計55m（平距），如圖1、圖2所示。

圖1 22051回采工作面局部區(qū)域致裂鉆孔平面布置示意圖

3 致裂鉆孔施工期間附近礦井二氧化碳濃度變化情況

在22051下付巷7#鉆場里20m巷幫處施工了致裂3#鉆孔，致裂3#鉆孔拔桿后孔口以里0.5m二氧化碳濃度為36.4%；7#鉆場二氧化碳濃度5.2%，負(fù)壓14Kpa，混合流量4.06m3/min；8#鉆場二氧化碳濃度5.4%，負(fù)壓13Kpa，混合流量2.87m3/min。

致裂3#鉆孔致裂后拔出致裂器孔口以里0.5m二氧化碳濃度為82%；7#鉆場二氧化碳濃度20%，負(fù)壓13Kpa，混合流量4.52m3/min；8#鉆場二氧化碳濃度15.4%，負(fù)壓11Kpa，混合流量3.16m3/min。

4 致裂鉆孔施工后致裂鉆孔及附近鉆場抽采濃度變化情況

致裂鉆孔施工結(jié)束后立即封孔并連孔抽放，致裂鉆孔和22051下付巷7#和8#鉆場抽采情況如圖2。

5 效果分析

致裂鉆孔致裂期間對附近鉆孔影響較大，每當(dāng)致裂鉆孔致裂時，周邊鉆孔抽采濃度和流量都會明顯升高。

致裂鉆孔致裂時對22051下付巷7#鉆場影響比較明顯，因22051下付巷8#鉆場距致裂地點較遠(yuǎn)且中間間隔21001運礦聯(lián)巷，致裂雖對22051下付巷8#鉆場有所影響，但影響不大。

圖2 致裂1-3#鉆孔抽采濃度變化情況

致裂前22051下付巷7#鉆場抽采瓦斯純量為0.25m3/min，致裂后純量為0.32m3/min～1.05m3/min，抽采純量提高了1.3～4.2倍。

致裂鉆孔控制區(qū)域內(nèi)礦層儲量31320t，瓦斯儲量為207651.6m3。9月7日至10月14日致裂區(qū)域共抽出瓦斯21613m3，瓦斯含量計算值下降0.69m3/t，殘余瓦斯含量計算值為5.94m3/t。經(jīng)過對瓦斯抽采情況進(jìn)行測試，共測試瓦斯含量4個，分別為5.57m3/t、5.07m3/t、5.93m3/t和5.65m3/t。

6 結(jié)論及建議

致裂2#鉆孔致裂時，7#鉆場有3個鉆孔被沖掉，造成局部CO2卸壓，影響了CO2增透解吸效果，因此在以后CO2增透解吸區(qū)域盡量先施工致裂鉆孔再施工抽采鉆孔，避免CO2不能有效保壓。

致裂1#鉆孔致裂時，在孔口有點卸壓現(xiàn)象，致裂鉆孔爆破后主要靠液態(tài)的CO2汽化產(chǎn)生高壓波致裂礦層和利用CO2的親礦特性和其膨脹過程對礦層吸附瓦斯的驅(qū)趕，實現(xiàn)解吸，促進(jìn)游離，使礦層透氣性和瓦斯游離度雙重提高提高瓦斯抽采效率，因此致裂器封孔時要嚴(yán)密不卸壓。

本次設(shè)計主要采用致裂孔接替爆破，從實踐來看已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，因此建議可以一次多起爆幾個致裂孔以提高礦層中CO2汽化產(chǎn)生高壓波和礦層中CO2的濃度，達(dá)到更好的抽采效果。

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