煤礦底板煤巖瓦斯防治技術(shù)探析

張曉明

（陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727307）

一、煤礦概況

黃陵二號礦屬于年產(chǎn)量巨大的特大型礦井，礦井瓦斯等級屬于高瓦斯礦井，礦井絕對涌出量61.33m3/min，相對涌出量4.43m3/t，生產(chǎn)規(guī)模為8.0Mt/a。目前，該礦井的主要采煤層是2#煤層，采取的是走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，通風(fēng)方式選擇后退式U型通風(fēng)。每個(gè)回采工作面的絕對瓦斯涌出量為25m3/min。由于單個(gè)工作面的瓦斯涌出量較大，開采時(shí)回風(fēng)瓦斯的體積分?jǐn)?shù)經(jīng)常超標(biāo)，不利于煤礦的安全生產(chǎn)和開采進(jìn)度。

隨著開采水平的延伸和深入，煤層瓦斯的含量和壓力均會(huì)逐漸增大，增強(qiáng)了煤層瓦斯超限的危險(xiǎn)性。在采掘煤層深處前，必須對開采區(qū)域進(jìn)行綜合治理。二號礦沒有瓦斯抽采專用巷道，無法滿足工作面底板在回采過程中對瓦斯的治理需求。

為了徹底解決底板瓦斯問題，通過對工作面的底板瓦斯進(jìn)行抽采。具體實(shí)踐表明，利用煤礦底板穿層鉆孔抽采瓦斯技術(shù)對工作面底板的瓦斯進(jìn)行抽采，可以有效消除工作面回采過程中底板的瓦斯問題，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的安全和高效。該技術(shù)是一種有效的瓦斯治理技術(shù)，目前，已經(jīng)在我國大多數(shù)礦區(qū)開采過程中得到廣泛應(yīng)用。

二、煤礦底板穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)的具體應(yīng)用

1明確穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)方案

該礦井的主采煤層屬于近水平煤層，而且煤層瓦斯的賦存不規(guī)律，深部具有瓦斯溢出危險(xiǎn)性，在現(xiàn)有開采條件下，需施工底板鉆孔以消除回采、掘進(jìn)期間底板造成的瓦斯超限問題。掘進(jìn)期間施工底板鉆孔，對掘進(jìn)工作面的前方進(jìn)行探測和抽采，杜絕掘進(jìn)期間因底板瓦斯造成的瓦斯超限；在回采期間施工底板鉆孔，對回采工作面底板進(jìn)行缷壓抽采，確保工作面的安全回采。抽采系統(tǒng)有井下四盤區(qū)瓦斯抽放泵站、一號風(fēng)井和二號風(fēng)井瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯。抽采主管路有￠710mm、￠630mm、￠560mm管路，順槽有￠400mm、￠355mm管路。礦井二盤區(qū)203工作面地面標(biāo)高+1085——+1333m，井下標(biāo)高 +718——+750m.走向長度回風(fēng)3220m/膠帶3029m，傾向長度279m，煤層傾角0-4度。在回風(fēng)巷布置高位和底板鉆孔。四盤區(qū)409工作面地面標(biāo)高+1261——+1511m，井下標(biāo)高+705——+743 m，走向長度3500 m，傾向長度260 m，煤層傾角0-2度，開采煤層2號，煤層厚度5.3 m。

2布置底板探測鉆孔

掘進(jìn)期間在巷道正頭施工底板探測鉆孔，進(jìn)行掘進(jìn)正頭的底板瓦斯探測，并在巷道幫部施工鉆場，進(jìn)行掘進(jìn)期間底板瓦斯抽采，盡可能在短期內(nèi)將工作面煤巷底板的瓦斯危險(xiǎn)性消除，需在鉆場內(nèi)根據(jù)巷道寬度及巷道左右?guī)筒康睦媺簠^(qū)域，沿著掘進(jìn)方向施工鉆孔，每個(gè)鉆孔中心點(diǎn)間距根據(jù)鉆孔抽采半徑確定，鉆孔布置確保鉆孔超前工作面掘進(jìn)。并根據(jù)根據(jù)抽采效果，在鉆孔間可另外補(bǔ)充鉆孔。

3布置底板鉆孔施工

回采工作面在回采前，在膠帶巷原鉆場、回風(fēng)巷施工底板鉆孔，進(jìn)行工作面回采前底板鉆孔抽采卸壓，降低工作面底板瓦斯溢出現(xiàn)象，消除工作面上隅角瓦斯超限。根據(jù)工作面長度及鉆孔抽采半徑在膠帶巷原鉆場與回風(fēng)巷鉆場布置鉆孔，實(shí)現(xiàn)鉆孔覆蓋工作面。

在進(jìn)行底板鉆孔施工時(shí)，會(huì)發(fā)生巖石粉末沒有及時(shí)排出孔外的情況，導(dǎo)致鉆孔施工不到位、封孔不嚴(yán)密或鉆孔和埋孔內(nèi)出現(xiàn)積水等問題。實(shí)現(xiàn)底板鉆孔時(shí)巖石粉末及時(shí)排出，防止埋鉆和堵孔事故發(fā)生，需要改進(jìn)鉆孔施工工藝。鉆孔設(shè)備使用的鉆機(jī)型號為ZDY-3200（5S）.CMS1-4000/55。擴(kuò)孔用153mm，擴(kuò)孔段12m，鉆桿直徑73mm，用清水洗鉆孔，用馬麗散封孔。封口長度不小于12m，保證抽采負(fù)壓在25kPa左右，抽采時(shí)間至少12個(gè)月。在消除了危險(xiǎn)后，可進(jìn)行工作面回采。采用穿層鉆孔抽采技術(shù)，不僅有效消除了工作面底板瓦斯，還同時(shí)消除了瓦斯溢出的危險(xiǎn)性，為工作面回采施工提供了可靠條件。

為了保證抽采效果良好，確保封孔質(zhì)量，選擇煤礦專用注漿封孔泵，使用水泥砂漿實(shí)施封孔施工。封孔材料包括水、封孔料、砂礫、馬麗散。鉆孔至設(shè)計(jì)位置后，使用套管將鉆孔保護(hù)，防止因泥巖遇水膨脹導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢，然后開始封孔，在適當(dāng)位置安裝擋板并纏繞足夠的混合馬麗散，隨后利用封孔泵將配置好的水泥砂漿向孔中注入，如果返將則停止注漿。這種封孔方式，能夠?qū)⒋鱼@孔施工的有效封孔段保持在12m以上，保證封孔質(zhì)量，有助于提高抽采效果。

4選擇瓦斯抽采系統(tǒng)

抽采瓦斯初期，選擇永久地面瓦斯抽采系統(tǒng)，將流量控制在1m3/min以下。結(jié)合現(xiàn)場具體情況進(jìn)行分析，鉆桿直徑73 mm，發(fā)現(xiàn)鉆孔孔口負(fù)壓僅為1~2kPa，無法滿足13kPa的要求，對鉆孔抽采進(jìn)行優(yōu)化，采用分源分壓方式進(jìn)行抽采，以達(dá)到鉆孔抽采效果。

結(jié)語

綜上所述，底板鉆孔瓦斯抽采技術(shù)主要抽采工作面底板的瓦斯，其抽采效果的關(guān)鍵因素是鉆孔位置在工作面；該技術(shù)對封孔施工的要求較高，必須確保鉆孔內(nèi)巖石粉及時(shí)排出，保證封孔不漏氣，且選擇合理的鉆機(jī)、布孔參數(shù)和排渣方式；通過底板鉆孔，對工作面底板的瓦斯進(jìn)行抽采，能夠有效將高瓦斯工作面轉(zhuǎn)化為低瓦斯工作面，有利于煤礦開采的安全和質(zhì)量。

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