復雜地質(zhì)條件突出煤層“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式

楊貴華 鄭柏平

（1.貴州天倫礦業(yè)投資控股有限公司 貴州六盤水 553000 2.貴州天倫礦業(yè)投資控股有限公司吉源煤礦 貴州六盤水 553000）

0 引言

吉源煤礦是貴州地區(qū)的典型煤與瓦斯突出礦井，屬于近距離煤層群開采，具有瓦斯含量高、壓力大，煤層薄、松軟破碎、穩(wěn)定性和透氣性差等特點。為解決瓦斯治理問題，根據(jù)國家、省、市等法律法規(guī)、規(guī)章制度，結合吉源煤礦實際情況，特提出松軟突出煤層“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式，為礦井瓦斯治理攻堅及采掘工作面消突奠定堅實的基礎，為礦井安全生產(chǎn)保駕護航。

1 礦井概況

貴州天倫礦業(yè)投資控股有限公司吉源煤礦礦區(qū)位于阿戛井田東段（格目底向斜南東端仰起處），總體為一單斜構造。地層產(chǎn)狀：傾向290°～330°，傾角6°～50°，傾角變化大，礦區(qū)構造復雜，由一系列北東向傾沒的緊密不對稱褶皺（21個）與地層走向斜交（或一致）的北東向平移逆斷層組（36條）構成，剖面上呈疊瓦狀，平面上呈“入”字形的構造形態(tài)。

吉源煤礦含煤地層為上二疊統(tǒng)宣威組，為一近海含煤沉積，煤系厚437～481m，東薄西厚，可采和局部可采煤層共26層，總厚28.94m。礦井主要開采21煤、24煤、26煤，各煤層均為突出危險煤層，層間距10～20m，無頂?shù)装逋咚钩椴上锊贾脤游?，無法施工穿層鉆孔預抽煤層瓦斯；加上煤層堅固性系數(shù)約0.5，煤層頂?shù)装鍘r性主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖；鉆孔施工容易塌孔，成孔率較低，嚴重影響瓦斯抽采效果。

2 瓦斯治理模式建立

根據(jù)貴州省相關文件要求，在掘進工作面執(zhí)行順層長鉆孔預抽煤巷掘進條帶煤層瓦斯的區(qū)域防突措施，需要施工大量順層長鉆孔（鉆孔控制長度不小于120m）。由于順層鉆孔施工過程中鉆機機具固定不牢靠、鉆桿自重產(chǎn)生的彎曲變形等致使順層鉆孔在垂直方向上發(fā)生向上偏移，鉆孔發(fā)生偏移后，由于鉆孔抽采的影響半徑有限，導致抽采影響的范圍變小，不能達到滿意的抽采效果[1]；加上鉆桿自重、孔壁間隙、煤巖層賦存變化及煤層的軟硬變化等導致鉆孔軌跡在縱向、橫向上均發(fā)生偏移，通過揭露的鉆孔軌跡可知，鉆孔長度越長，偏移的程度越大，試驗可知施工100m順層鉆孔，在終孔位置，鉆孔平均偏移量為9.0m[2]；吉源煤礦為了杜絕順層長鉆孔偏移或煤巖層起伏變化導致瓦斯抽采空白區(qū)的存在，經(jīng)過反復試驗與總結，得出了復雜地質(zhì)條件突出煤層“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式（一長：順層長鉆孔控制長度120m；兩短：施工兩次抽采鉆孔，每次控制長度60m；三驗證：在順層長鉆孔控制范圍內(nèi)分三次進行區(qū)域防突措施效果檢驗，每次60m，如圖1所示。

3 應用結果與分析

由于吉源煤礦地質(zhì)構造復雜，剖面上呈疊瓦狀，平面上呈“入”字形的構造形態(tài)。煤層賦存受地質(zhì)構造的影響，煤層頂?shù)装迤鸱兓^大，順層鉆孔施工過程中均不同程度的出現(xiàn)煤巖相間的情況，為了杜絕順層長鉆孔偏移或煤巖層起伏變化導致瓦斯抽采不到位的情況發(fā)生，經(jīng)過在122101運輸巷、122101回風巷、122102運輸巷、122102回風巷等地點順層長鉆孔施工過程中易塌孔、成孔難、抽采效果差等問題。礦井反復試驗與總結，采用ZDY4000型鉆機施工大孔徑（94mm）、套管固定孔口、鉆孔全程下篩管、壓風排渣、兩堵一注帶壓封孔等工藝與技術，配合實施“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式，降低了因鉆孔偏移或煤巖層起伏變化導致瓦斯抽采空白區(qū)的存在，減少了瓦斯超限的次數(shù)，提高了瓦斯抽采效果，杜絕了瓦斯事故的發(fā)生，為礦井安全生產(chǎn)奠定了堅實的基礎，為礦井實現(xiàn)長治久安提供了保障。

圖1 “一長兩短三驗證”模式

4 結論

（1）吉源煤礦針對碎軟煤層順層瓦斯抽采鉆孔施工困難的問題，采用了ZDY4000型鉆機施工大孔徑、套管固定孔口、壓風排渣、兩堵一注帶壓封孔等工藝與技術，證明壓風對鉆孔孔壁的沖刷小，孔壁穩(wěn)定性好，壓風排渣適用于碎軟煤層順層鉆孔施工。

（2）吉源煤礦針對碎軟煤層瓦斯抽采鉆孔在抽采過程中易發(fā)生孔內(nèi)坍塌，導致抽采管道堵塞，采用了鉆孔全程下篩管、煤壁固化等工藝與技術，確保鉆孔通暢。

（3）“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式中施工的順層鉆孔多次疊加，降低了因鉆孔偏移或煤巖層起伏變化導致瓦斯抽采空白區(qū)的存在，提高了超前抽采距離和范圍，瓦斯抽采效果明顯增加，減少了瓦斯超限的次數(shù)，杜絕了瓦斯事故的發(fā)生，對于革新煤礦井下碎軟煤層瓦斯治理模式、縮短碎軟煤層工作面準備時間具有積極作用。

（4）“一長兩短三驗證”瓦斯治理模式適用于復雜地質(zhì)條件突出煤層順煤層瓦斯治理，減少了頂?shù)装宄椴上锏氖┕?，?jié)約了噸煤瓦斯治理成本，提高了礦井經(jīng)濟效益。