園子溝礦井礦層氣體抽采效果影響因素分析與對(duì)策

司 文，張慧君

（陜西麟北煤業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721505）

抽采可以有效降低礦層中氣體含量，減少工作面回采期間氣體涌出量，是消除重大事故的治本之策[1]，同時(shí)抽采可以集中利用，提升企業(yè)效益，減少環(huán)境污染。本研究區(qū)礦層抽采受到地質(zhì)構(gòu)造、鉆孔布置方式、礦層透氣性等諸多因素影響，抽采效果存在較大差異。如何根據(jù)礦井實(shí)際情況，因地制宜采取措施，提高抽采率，是礦井防治工作中亟待解決的問題[2，3]。

1 礦井概況

園子溝礦區(qū)為新建礦井，位于陜西省寶雞市麟游縣西北部，礦井井田東西長12.2公里～20.4公里，面積237.2平方公里。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力8.0Mt/a，井田平均厚度11m，走向NE，傾向NW，傾角小于5°，區(qū)內(nèi)地層總體向北西傾，在此基礎(chǔ)上發(fā)育有較多的隆起和凹陷，區(qū)內(nèi)斷層落差大多在25m以下，總體構(gòu)造復(fù)雜程度為中等偏簡(jiǎn)單類型。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果預(yù)測(cè)首采工作面1012001工作面相對(duì)氣體涌出量為17.45m3/min，絕對(duì)氣體涌出量為70.05m3/min。該工作面采用綜采放頂煤工藝，傾向長度200m，東西走向2618m，可采長度1470m，礦層傾角1°～10°，沿工作面東西走向總體呈“W”型波浪起伏狀。

2 園子溝礦井礦層氣體抽采效果影響因素

2.1 地質(zhì)因素

1012001工作面受中部區(qū)域振幅約35m左右的B3背斜構(gòu)造以及東部區(qū)域振幅約20m左右的X2向斜構(gòu)造影響，礦層沿東西走向方向起伏變化較為明顯，尤其中部區(qū)域背斜兩翼傾角較大，傾角10°左右。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)本開采區(qū)抽采鉆孔濃度觀測(cè)，工作面中部1250m～1650m處抽采鉆孔濃度較高，該區(qū)域鉆孔受到B3背斜構(gòu)造影響，為應(yīng)力集中區(qū)域，造成氣體積聚，因此抽采鉆孔氣體含量濃度較高。

2.2 鉆孔布置方式

園子溝礦井賦存規(guī)律基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不足，抽采技術(shù)及工藝未能成熟，抽采主要通過工程類比法及前期地勘資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，極限抽采半徑、巷道圍巖松動(dòng)圈等沒有研究結(jié)論。本層鉆孔施工過程中造成部分鉆孔不是全煤鉆孔，抽采濃度過低，或者鉆孔角度俯角過大，鉆孔內(nèi)積水，抽采效率低。工作面本層鉆孔非全煤鉆孔氣體抽采最大濃度為8%，全煤鉆孔氣體抽采濃度為10%～75%，角度呈俯角的有335個(gè)鉆孔，鉆孔中積水的有35個(gè)，積水率為10.4%，積水鉆孔俯角角度為3以上。鉆孔巖性及角度對(duì)抽采效果具有較大影響。

2.3 抽采管路系統(tǒng)積水影響

由于層間裂隙水的影響，本層鉆孔角度呈俯角的積水較多，后期抽采管路管理不善放水不及時(shí)，或者抽采管路懸掛不平直，放水器位置設(shè)計(jì)不合理，造成抽采管路支管和主管路積水，抽采管路阻力增加，抽采量降低，影響抽采效果。

2.4 礦層透氣性

井田內(nèi)2層裂隙較為發(fā)育，但礦層含有1層～2層夾矸，一般厚度0.1m～0.6m，巖性均以泥巖或粉砂巖為主。夾矸巖層對(duì)氣體流動(dòng)起到一定的阻隔作用，使夾矸一側(cè)氣體抽采量減小，抽采效率降低。

3 提高礦井抽采效果的方法

3.1 根據(jù)礦井賦存規(guī)律優(yōu)化抽采鉆孔布置

在地勘時(shí)期地質(zhì)資料基礎(chǔ)上，加強(qiáng)掘進(jìn)期間揭露地質(zhì)資料的收集分析整理工作，做好工作面統(tǒng)計(jì)分析工作，掌握礦井內(nèi)氣體賦存規(guī)律，同時(shí)開展抽采半徑研究工作，依據(jù)氣體涌出的不同特性，設(shè)計(jì)不同的抽采鉆孔參數(shù)，為了進(jìn)一步提高抽采效率可以使用本層交叉鉆孔布置方式，對(duì)于有夾矸區(qū)域，可改變鉆孔傾角，使鉆孔貫穿夾矸兩側(cè)，消除氣體層間阻隔。抽采鉆孔采用平行或仰角設(shè)計(jì)，避免成孔后鉆孔內(nèi)積水，降低抽采效果。

3.2 水壓致裂增透

對(duì)于抽采濃度較低的鉆孔，采用水壓致裂增透技術(shù)，即向鉆孔中注水并不斷增加壓力，利用水體壓力使礦體壓裂，在礦體中形成新的通道，增加礦層透氣性系數(shù)，提高抽采量，縮短抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)“2-3-156”、“2-3-164”、“1-18”三個(gè)鉆孔采取水壓致裂增透措施后，抽采濃度均有明顯增加。

表1 水壓致裂前后抽采濃度變化

3.3 人工放水與自動(dòng)放水相結(jié)合

1012001工作面前期僅采用人工放水的方式進(jìn)行抽采管路排水，由于本層鉆孔水量較大，加之放水人員不足，造成抽采系統(tǒng)積水嚴(yán)重，大大降低了抽采效率。

為避免抽采系統(tǒng)積水影響瓦斯抽采效率，在原有放水器的基礎(chǔ)上增設(shè)自動(dòng)負(fù)壓放水器，人工放水器起到存水沉淀的作用，沉淀后的清水經(jīng)連接管路進(jìn)入自動(dòng)負(fù)壓放水器排出，由于人工放水器的沉淀作用避免了自動(dòng)負(fù)壓放水器進(jìn)氣閥和放水閥的堵塞，大大提高了抽采管路放水效率。

圖1 人工放水器連孔示意圖

4 結(jié)論

（1）地質(zhì)因素、鉆孔布置方式、抽采管路漏氣、積水、透氣性等因素均對(duì)園子溝礦井抽采效果具有不同程度的影響。

（2）為避免本礦層鉆孔積水，鉆孔應(yīng)呈平行或仰角施工，呈俯角施工時(shí)，角度不能大于3。

（3）通過實(shí)踐，采用水壓致裂，提高透氣性，減少抽采管路漏氣、積水、改進(jìn)鉆孔封孔工藝等綜合措施，可以提高其抽采率。