典型瓦斯地質(zhì)條件下區(qū)域防突措施精選研究與應(yīng)用

摘 要：針對雙柳煤礦4（3+4）號突出煤層不同瓦斯地質(zhì)特征，研究了不同條件下區(qū)域防突措施及其效果，完成了措施的精準(zhǔn)優(yōu)選，為礦井防突治本提供了技術(shù)保障。同時，典型條件下的瓦斯治理應(yīng)用，對其他礦井具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：區(qū)域防突措施;定向長鉆孔;穿層鉆孔

雙柳煤礦4（3+4）號突出煤層受構(gòu)造等影響，在不同區(qū)域表現(xiàn)出不同的瓦斯地質(zhì)特征。為認(rèn)真踐行防突“一礦一策、一區(qū)一策、一面一策”理念，推動防突治本及安全高效可持續(xù)發(fā)展，針對特定條件形成有效的區(qū)域防突措施，并固化為匹配不同條件的治理模式，使礦井“抽、掘、采”銜接得以有序?qū)嵤?，從根本上促進(jìn)安全生產(chǎn)，顯得尤為重要且緊迫。

1 礦井基本概況

雙柳煤礦井田位于河?xùn)|煤田東段，井田西部以黃河為界，北部與鄧家莊井田相鄰，東部與大東莊煤礦及武家山煤礦相鄰，南部基本以聚財塔北斷層為界。礦井核定生產(chǎn)能力300萬t/a，現(xiàn)開采4（3+4）號煤層，屬煤與瓦斯突出礦井。礦井采用斜井、立井、集中大巷開拓方式。白家焉工業(yè)場地有主斜井、副立井、回風(fēng)立井3個井筒，郭家山工業(yè)場地有回風(fēng)立井、副立井2個井筒。礦井主要巷道采取集中大巷布置方式，軌道、膠帶大巷兼進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)大巷回風(fēng)。

2 地質(zhì)情況分析

井田范圍內(nèi)4（3+4）號煤層賦存較穩(wěn)定，屬中厚煤層，平均厚度3.80m，傾角2～6°，平均4°，礦質(zhì)較硬。井田大部分區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，整體上地層?xùn)|高西低、傾向南西，為一單斜構(gòu)造;根據(jù)三維地震勘探結(jié)果顯示井田內(nèi)存在破碎帶、瓦斯富集區(qū)，部分區(qū)域發(fā)育有短軸褶曲，可能有隱伏構(gòu)造，多條斷層密集發(fā)育，礦層松軟，頂?shù)装迤扑椤?/p>

3 礦層瓦斯賦存情況

礦4（3+4）號煤層底板標(biāo)高+430m及其以深區(qū)域?qū)偻怀鑫ｋU區(qū)，向西延伸瓦斯壓力、含量逐步增大。淺部區(qū)域，煤層原始瓦斯含量11.2～12.5m3/t，瓦斯壓力為1.28～1.95MPa，煤層堅固性系數(shù)0.36，瓦斯放散初速度10.5mmHg;深部區(qū)域，原始瓦斯含量12.2～13.23m3/t，瓦斯壓力為2.23～2.30MPa，煤層堅固性系數(shù)0.42，瓦斯放散初速度11.2mmHg。

4 研究方案

由于礦層、瓦斯地質(zhì)條件表現(xiàn)出不一致性，需結(jié)合現(xiàn)場條件針對性設(shè)計區(qū)域預(yù)抽措施，以達(dá)到防突效果要求。根據(jù)現(xiàn)場采掘進(jìn)度，選取33（4）21抽采巷和南、北翼瓦斯治理巷瓦斯兩個具有典型瓦斯地質(zhì)特征的地點進(jìn)行區(qū)域防突措施研究考察。其中：

南、北翼瓦斯治理巷礦層及頂?shù)装遒x存穩(wěn)定，煤質(zhì)較硬，有利于定向長鉆孔施工，并且煤層透氣性尚可，煤孔具備穩(wěn)定抽采條件?，F(xiàn)場為區(qū)域瓦斯治理底抽巷已經(jīng)施工，具備空間條件。因此，選擇在底抽巷內(nèi)施工定向長鉆孔（穿過巖層后順煤層施工）進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽。

33（4）21抽采巷工作面位于破碎帶區(qū)域，受構(gòu)造影響，煤層松軟，頂?shù)装迤扑?，前期采用定向長鉆孔施工工藝，在33（4）21底抽巷施工定向長鉆孔消突33（4）21抽采巷，在鉆孔施工過程中出現(xiàn)鉆機泵壓偏高、返渣量增大、卡鉆、掉鉆、鉆孔不返水等異?，F(xiàn)象，并且鉆孔成孔后塌孔，施工5個鉆孔均未成功。因此，選擇在33（4）21底抽巷施工穿層短鉆孔預(yù)抽33（4）21抽采巷煤層瓦斯。

5 現(xiàn)場實踐及效果考察

5.1 南、北翼瓦斯治理巷定向長鉆孔布置參數(shù)

底抽巷（區(qū)域瓦斯治理底抽巷）布置在南、北翼瓦斯治理巷兩巷中部，且位于4（3+4）號煤層下方8～10m的巖層中，與南、北翼瓦斯治理巷平距40m。在底抽巷兩幫分別布置鉆場，每個鉆場內(nèi)布置7個鉆孔，鉆孔孔深450m，鉆孔終孔間距7.5m，鉆孔控制南、北翼瓦斯治理巷左右兩側(cè)20m。定向長鉆孔布置示意圖見圖1。

5.2 33（4）21抽采巷穿層鉆孔布置參數(shù)

底抽巷布置在33（4）21抽采巷東側(cè)4（3+4）號煤層下方8～10m的巖層中，與33（4）21抽采巷平距15m。穿層鉆孔每7.5m布置一組，每組施工8個鉆孔，鉆孔直徑94mm，終孔間距7.5m，鉆孔33（4）21抽采巷左右兩側(cè)20m。鉆孔布置示意圖見圖2。

5.3 南、北翼瓦斯治理巷和33（4）21抽采巷防突效果考察

南、北翼瓦斯治理巷經(jīng)過6個月抽采，鉆孔平均抽采濃度75%，單孔平均抽采量0.23m3/min，計算抽采量41.73萬m3、殘余瓦斯含量6.25m3/t。在工作面布置測點進(jìn)行區(qū)域措施效果檢驗，測得南、北翼瓦斯治理巷最大殘余瓦斯含量為5.35m3/t，小于臨界值，且效檢鉆孔施工過程中無頂鉆、噴孔及其他動力現(xiàn)象;在工作面采用鉆屑指標(biāo)法進(jìn)行區(qū)域驗證，測得南、北翼瓦斯治理巷最大鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)為50Pa，最大鉆屑量2.6kg/m，防突措施有效。說明針對穩(wěn)定煤層實施定向長鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施，可以取得可靠的防突效果。

33（4）21抽采巷經(jīng)過3個月抽采，鉆孔平均抽采濃度40%，每組鉆孔平均抽采量0.11m3/min，計算抽采量57.02萬m3、殘余瓦斯含量5.92m3/t。在工作面布置測點進(jìn)行區(qū)域措施效果檢驗，測得33（4）21抽采巷最大殘余瓦斯巷量為5.02m3/t，小于臨界值，且效檢鉆孔施工過程中無頂鉆、噴孔及其他動力現(xiàn)象;在工作面采用鉆屑指標(biāo)法進(jìn)行區(qū)域驗證，測得33（4）21抽采巷最大鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)為40Pa，最大鉆屑量2.2kg/m，防突措施有效。說明針對松軟煤層實施穿層短鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施，可以取得可靠的防突效果。

6 結(jié)論

①通過結(jié)合現(xiàn)場條件針對性的設(shè)計措施并經(jīng)實施、效果考察，取得了預(yù)期的防突效果，表明定向長鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施適用于中厚穩(wěn)定煤層;穿層短鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施適用于煤層松軟、地質(zhì)構(gòu)造較多的煤層;

②形成了與礦井瓦斯地質(zhì)條件相匹配的防突措施模式，為現(xiàn)場防突工作穩(wěn)步推進(jìn)創(chuàng)造了條件，亦為其他礦井提供了借鑒;

③定向長鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施結(jié)合現(xiàn)場條件，開展順層長鉆孔、穿（順）層長鉆孔大面積區(qū)域預(yù)抽，大大拓展了應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]涂亞東.底板巷穿層孔預(yù)抽瓦斯區(qū)域防突技術(shù)探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015.

[2]王平虎.順層定向長鉆孔預(yù)抽瓦斯區(qū)域防突技術(shù)在特大型突出礦井中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，（3）：42-44+48.

作者簡介：

王興盛（1986- ），男，山西渾源人，2007年畢業(yè)于山西大同大學(xué)，工程師，主要從事煤礦技術(shù)工作。