穿層鉆孔和順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯在梨樹(shù)煤礦的應(yīng)用

【摘要】在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，隨著開(kāi)采深度增加和開(kāi)采強(qiáng)度增大，煤層瓦斯含量和地應(yīng)力增大，突出危險(xiǎn)程度更為嚴(yán)重，造成事故破壞強(qiáng)度及人員傷亡大防治難，采用一般的區(qū)域瓦斯防治措施，嚴(yán)重影響了掘進(jìn)工作面的生產(chǎn)效率，本文介紹了通過(guò)在14#二采區(qū)左零巷掘進(jìn)期間利用穿層鉆孔和順層鉆孔預(yù)抽條帶煤層瓦斯綜合防突技術(shù)，消除了掘進(jìn)工作面的突出危險(xiǎn)性，實(shí)現(xiàn)了煤巷安全快速掘。

【關(guān)鍵詞】瓦斯防突；穿層鉆孔；順層鉆孔；煤巷掘進(jìn)

1、區(qū)域概況

14/二采區(qū)左零巷長(zhǎng)360米，該煤層發(fā)育穩(wěn)定，無(wú)分叉和尖滅現(xiàn)象，煤層平均厚度2.8m-3.0m。煤層上部夾0.3m-0.5m頁(yè)巖，屬簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層。直接頂和老頂為粉砂巖和細(xì)砂巖10m，底板為中砂巖。該區(qū)域內(nèi)煤（巖）走向?yàn)镹57°E，傾角8-15°，煤（巖）層穩(wěn)定無(wú)大變化。該區(qū)域原始瓦斯含量為14.1m3/t，瓦斯壓力為3.5MPa。

2、條帶區(qū)域防突機(jī)理

目前區(qū)域防突技術(shù)只有開(kāi)采保護(hù)層和預(yù)抽煤層瓦斯兩大類(lèi)。開(kāi)采保護(hù)層是最有效的防突措施，但梨樹(shù)煤礦區(qū)煤層為單一厚煤層，缺乏開(kāi)采保護(hù)層的條件，所以梨樹(shù)煤礦區(qū)區(qū)域防突措施只能采用預(yù)抽煤層瓦斯措施。穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽是通過(guò)向突出煤層巷道及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)打大量的密集鉆孔使煤體區(qū)域卸壓，同時(shí)抽放瓦斯釋放其潛能，然后再經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)抽煤層瓦斯使瓦斯壓力與瓦斯含量進(jìn)一步降低，并由此引起煤層的收縮變形、地應(yīng)力下降、透氣系數(shù)增高、地應(yīng)力與瓦斯壓力梯度減小和煤的普氏系數(shù)增加等變化，從而達(dá)到消除在煤巷掘進(jìn)過(guò)程中突出危險(xiǎn)性目的。

3、穿層鉆孔條帶區(qū)域預(yù)抽

在14/主運(yùn)道向14/二采區(qū)左一采面上巷施工穿層鉆孔，鉆孔沿傾向布置控制巷道位置以及其上幫輪廓線外至少17m，下幫至少17m。抽放鉆場(chǎng)內(nèi)布置1組鉆場(chǎng)，每組鉆場(chǎng)內(nèi)布置抽放鉆孔5排，每排7個(gè)，共35個(gè)鉆孔鉆孔終孔間距5m。（圖3-1）鉆孔采用立固安配合水泥沙漿聯(lián)合封孔，封孔深度為8m，每組5個(gè)抽放鉆孔都連接1個(gè)孔板進(jìn)行抽放濃度和流量考察，最后集流器連接至抽放泵站主管路上進(jìn)行抽放。

4、區(qū)域措施效果檢驗(yàn)

區(qū)域措施效果檢驗(yàn)的方法是測(cè)定預(yù)抽區(qū)域的煤層殘余瓦斯壓力或者殘余瓦斯含量為主要指標(biāo)的措施效果檢驗(yàn)。

a、當(dāng)采用煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量的直接測(cè)定值進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，若任何一個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的指標(biāo)測(cè)定值達(dá)到或超過(guò)了有突出危險(xiǎn)的臨界值（煤層殘余瓦斯壓力大于0.74MPa或殘余瓦斯含量大于8m3/t）而判定為預(yù)抽防突效果無(wú)效時(shí)，則此檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)周?chē)霃?00m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域均判定為預(yù)抽防突效果無(wú)效，即為突出危險(xiǎn)區(qū)。否則，即為無(wú)突出危險(xiǎn)區(qū)，預(yù)抽防突效果無(wú)效。

檢驗(yàn)期間在煤層中進(jìn)行鉆孔等作業(yè)時(shí)發(fā)現(xiàn)了噴孔、頂鉆及其他明顯突出預(yù)兆時(shí)，發(fā)生明顯突出預(yù)兆的位置周?chē)霃?00m內(nèi)的預(yù)抽區(qū)域判定為措施無(wú)效，所在區(qū)域煤層仍屬突出危險(xiǎn)區(qū)。

b、對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，檢查預(yù)抽區(qū)域內(nèi)鉆孔的分布等是否符合設(shè)計(jì)要求，不符合設(shè)計(jì)要求的，不予檢驗(yàn)。

c、采用直接測(cè)定煤層殘余瓦斯壓力或殘余瓦斯含量等參數(shù)進(jìn)行預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域措施效果檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)符合下列要求：

對(duì)14/二采區(qū)左零巷穿層鉆孔預(yù)抽煤巷煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，在煤巷條帶每間隔50m布置1個(gè)檢驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)。

5、順層鉆孔鉆場(chǎng)及鉆孔布置

如區(qū)域措施效果檢驗(yàn)失敗時(shí)，掘進(jìn)巷道每50m為1個(gè)循環(huán)，即在巷道兩幫每隔50m施工2個(gè)對(duì)稱(chēng)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)規(guī)格為長(zhǎng)×寬×高=5m×4m×2.2m，每個(gè)鉆場(chǎng)施工4個(gè)鉆孔，迎頭施工6個(gè)鉆孔，孔深60m，孔徑94mm。鉆孔施工完畢采用聚胺脂封孔，封孔深度不低于5m。鉆場(chǎng)鉆孔每天24h不間斷抽放，迎頭鉆孔至少抽放24h。考慮到鉆孔成孔工藝的差異，每掘進(jìn)循環(huán)鉆孔交叉10m，鉆場(chǎng)和鉆孔布置見(jiàn)圖5-1。

為提高瓦斯抽放量，利用地面永久抽放泵進(jìn)行抽放。工作面抽排管直徑159mm，抽放負(fù)壓25～30kPa，并定期考察抽放濃度、流量、負(fù)壓等基本參數(shù)。

5、煤巷掘進(jìn)單進(jìn)增加

通過(guò)采取上述區(qū)域防突措施外，輔助以瓦斯排放鉆孔局部防突措施，更加有效地消除了該掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性，杜絕了突出事故的發(fā)生。突出參數(shù)指標(biāo)控制在：瓦斯壓力小于0.74Mpa、瓦斯含量小于8m3/t?；仫L(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.3%左右。月進(jìn)尺由原來(lái)的80m/月增至100m/月以上，不僅保證了安全生產(chǎn)，而且從根本上解決了我礦回采工作面接替緊張局面。

6、經(jīng)驗(yàn)與不足

（1）穿層鉆孔平均施工60米，而施工在煤層中的只有5-10米，鉆孔利用率低，以點(diǎn)對(duì)面，增加了鉆孔工程總量。（2）由于施工俯角鉆孔，孔內(nèi)的巖粉與煤屑不能及時(shí)的排出孔外，影響抽放效果，應(yīng)使用大壓力水將孔內(nèi)的鉆屑排出，并定時(shí)使用壓風(fēng)對(duì)鉆孔內(nèi)的積水吹干或排出，提高瓦斯抽采效果。（3）穿層鉆孔預(yù)抽煤巷瓦斯，降低了煤巷掘進(jìn)過(guò)程中瓦斯涌出量，提高了煤巷單進(jìn)，在同類(lèi)條件下有推廣應(yīng)用價(jià)值。（4）為了提高穿層預(yù)抽對(duì)煤巷掘進(jìn)的防突效果，應(yīng)保證穿層預(yù)抽鉆孔布置在煤巷，并保證有不少于4個(gè)月的瓦斯預(yù)抽時(shí)間。（5）下向穿層鉆孔抽采保護(hù)層瓦斯技術(shù)必須采用高負(fù)壓、大流量的瓦斯泵進(jìn)行抽采，以克服通風(fēng)負(fù)壓。

7、結(jié)語(yǔ)

梨樹(shù)煤礦14#煤層瓦斯壓力3.5mpa，瓦斯含量14.1m3/t，梨樹(shù)煤礦對(duì)防突工作一直高度重視，穿層鉆孔和順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯對(duì)煤層區(qū)域消突可靠性高。在梨樹(shù)煤礦值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]煤礦安全規(guī)程，煤炭工業(yè)出版社，2011年

[2]徐方德編.煤礦瓦斯抽放實(shí)用技術(shù)，2007年

[3]吳中立主編.礦井通風(fēng)與安全.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社

作者簡(jiǎn)介

陳利權(quán)（1973- ），畢業(yè)于黑龍江省礦業(yè)學(xué)院，現(xiàn)任掘進(jìn)科主任工程師。