大孔徑密集長(zhǎng)鉆孔區(qū)域防突技術(shù)研究

李帝兵 楊林 張侖

摘 ?要：為了科學(xué)有效的治理礦井瓦斯，防范和遏制瓦斯事故的發(fā)生，保證采煤工作面安全生產(chǎn)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定的要求，并結(jié)合礦井實(shí)際情況對(duì)11227運(yùn)輸巷掘進(jìn)區(qū)域均處于原始應(yīng)力區(qū)域內(nèi)掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程中采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶區(qū)域煤層瓦斯作為區(qū)域防突措施。經(jīng)過(guò)鉆孔設(shè)計(jì)的優(yōu)化，由原來(lái)60m深鉆孔均勻布置改為120m深鉆孔設(shè)計(jì)及在巷道中間布置鉆孔加密等特征，并且選擇用大功率鉆機(jī)，巷道原一個(gè)循環(huán)只能控制20-30m的進(jìn)尺量，現(xiàn)在能控制到70-80m的進(jìn)尺量，有效節(jié)約了施工時(shí)間。

關(guān)鍵詞：大功率鉆機(jī);鉆孔設(shè)計(jì);囊袋封孔技術(shù);鉆孔孔徑;瓦斯抽采;

瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)是衡量瓦斯抽采相關(guān)制度、規(guī)劃、措施、系統(tǒng)、落實(shí)等基礎(chǔ)條件的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也是評(píng)判煤層瓦斯抽采工作是否達(dá)標(biāo)的重要依據(jù)。對(duì)于突出礦井，在進(jìn)行瓦斯抽采效果評(píng)判時(shí)，一方面要反映出突出是否已消除，另一方面還要考慮是否滿足瓦斯抽采的需要，兩者均需兼顧。為了準(zhǔn)確掌握防突措施實(shí)施后煤體是否已消除突出危險(xiǎn)，是否可以安全掘進(jìn)。

一、工程概況

（一）工程設(shè)計(jì)與施工

11227運(yùn)輸巷沿22#煤層走向掘進(jìn)，現(xiàn)11227運(yùn)輸巷已掘進(jìn)至B7#點(diǎn)前228m位置，現(xiàn)運(yùn)輸巷煤層平均厚度為1.4m，煤層傾角平均：22°，運(yùn)輸巷采用錨網(wǎng)索支護(hù)梯形斷面（下寬×中高：5.2×2.8m），左鉆場(chǎng)斷面（下寬×中高：4.0×3.0m），右鉆場(chǎng)斷面（下寬×中高：4.0×2.5m）。煤層堅(jiān)固性系數(shù)為0.56，埋深363m-444m，平均404m。各項(xiàng)指標(biāo)均符合《煤礦安全規(guī)程》210條規(guī)定，掘進(jìn)過(guò)程中采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶區(qū)域煤層瓦斯作為區(qū)域防突措施。

二、區(qū)域防突技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》及公司相關(guān)規(guī)定要求，結(jié)合11227運(yùn)輸巷埋深及煤層堅(jiān)固性系數(shù)，掘進(jìn)過(guò)程中采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶區(qū)域煤層瓦斯作為區(qū)域防突措施。再結(jié)合22#煤層透吸性差的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次施工總結(jié)優(yōu)化本層鉆孔設(shè)計(jì)。

（一）設(shè)計(jì)60m均勻布置區(qū)域防突措施鉆孔抽采技術(shù)

1.控制范圍：11227運(yùn)輸巷迎頭區(qū)域防突措施采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，抽采鉆孔控制掘進(jìn)巷道前方60m，運(yùn)輸巷側(cè)、右側(cè)各20m。

2.鉆孔個(gè)數(shù)、間距和直徑：在控制范圍內(nèi)共設(shè)計(jì)施工21個(gè)鉆孔，鉆孔均勻布置，鉆孔間距為4.6m～8.0m，鉆孔直徑為75mm。

3.使用ZYD-750型鉆機(jī)施工鉆孔，鉆孔直徑為75mm，采用高壓水作為排渣介質(zhì)，2018年10月25日至2018年11月3日在11227運(yùn)輸巷施工區(qū)域防突措施鉆孔，實(shí)際施工區(qū)域防突措施鉆孔47個(gè)，合計(jì)施工工程量3104.52m。

4.抽采效果及日常管理：①封孔：鉆孔施工完畢之后，采用瑪淋散封孔，順層鉆孔封孔不少于8m;②鉆孔負(fù)壓：鉆孔的孔口抽放負(fù)壓不小于13kpa，并保持負(fù)壓穩(wěn)定。③.11227運(yùn)輸巷22#煤層采用瓦斯抽采型號(hào)：2BE3-2BY4·315KW，抽采管徑8寸，管路長(zhǎng)度268m，抽采系統(tǒng)滿足要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查抽采系統(tǒng)無(wú)積水、漏氣等現(xiàn)象，④抽采瓦斯量：在11227運(yùn)輸巷安裝管道計(jì)量后，通風(fēng)區(qū)監(jiān)測(cè)隊(duì)必須對(duì)井下管道計(jì)量值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比校正，根據(jù)人工測(cè)定及井下瓦期管路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)得知，⑤2018年10月27日至2018年11月15日，11227運(yùn)輸巷22#煤層掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)總計(jì)抽采瓦斯18340.83m3，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察計(jì)算單孔平均瓦斯抽放量為28.8m3/天。

5.結(jié)果分析：①鉆孔有效覆蓋11227運(yùn)輸巷掘進(jìn)巷道輪廓線左側(cè)20m，右側(cè)20m，巷道掘進(jìn)前方43m，區(qū)域鉆孔孔間距最大為6.8m，最小0.2m;有效抽放范圍斜面積2523㎡;控制煤量為18127.2t，有效覆蓋整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域。②施工區(qū)域防突措施鉆孔有效控制評(píng)價(jià)范圍內(nèi)煤層瓦斯儲(chǔ)量為24573.26m3，抽采量為11303.7m3，抽采率為46%;經(jīng)測(cè)定巷道掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)22#煤層殘余瓦斯含量最大值為6.8924m3/t;間接計(jì)算煤層殘余瓦斯含量為4.7875m3/t。③在施工區(qū)域防突措施鉆孔及區(qū)域措施效果檢驗(yàn)過(guò)程中均未出現(xiàn)噴孔、頂鉆、卡鉆等異?，F(xiàn)象。因此，根據(jù)以上指標(biāo)可判定11227運(yùn)輸巷本循環(huán)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)已消除消突危險(xiǎn)。④在掘進(jìn)期間實(shí)測(cè)K1值在0.16—0.32范圍;炮后瓦斯在0.21%—0.63%范圍。

（二）采用大孔徑密集長(zhǎng)鉆孔區(qū)域防突技術(shù)

1.控制范圍：11227運(yùn)輸巷迎頭區(qū)域防突措施采取順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，抽采鉆孔控制掘進(jìn)巷道前方120m，運(yùn)輸巷沿煤層走向左側(cè)、右側(cè)各20m。

2.鉆孔個(gè)數(shù)、間距和直徑：在控制范圍內(nèi)共設(shè)計(jì)施工31個(gè)鉆孔，鉆孔主要控制巷道那內(nèi)及左右兩幫3m，解決巷道在掘進(jìn)期間煤體垮落瓦斯增大，鉆孔間距為1.0m～5.1m。

3.使用4000L大型鉆機(jī)施工鉆孔，鉆孔直徑為94mm，采用高壓水作為排渣介質(zhì)，2019年3月4日至2019年3月21日在11227運(yùn)輸巷施工區(qū)域防突措施鉆孔，實(shí)際施工區(qū)域防突措施鉆孔54個(gè)，合計(jì)工程量4034.64m。

4.抽采效果及日常管理：①封孔：鉆孔施工完畢之后，采用囊袋封孔，順層鉆孔封孔不少于8m;②鉆孔負(fù)壓：鉆孔的孔口抽放負(fù)壓不小于13kpa，并保持負(fù)壓穩(wěn)定。③.11227運(yùn)輸巷22#煤層采用瓦斯抽采型號(hào)：2BE3-2BY4·315KW，抽采管徑8寸，管路長(zhǎng)度315m，抽采系統(tǒng)滿足要求，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查抽采系統(tǒng)無(wú)積水、漏氣等現(xiàn)象，④抽采瓦斯量：在11227運(yùn)輸巷安裝管道計(jì)量后，通風(fēng)區(qū)監(jiān)測(cè)隊(duì)必須對(duì)井下管道計(jì)量值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比校正，根據(jù)人工測(cè)定及井下瓦期管路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)得知，從2019年3月6日至2019年4月13日，11227運(yùn)輸巷22#煤層掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)總計(jì)抽采瓦斯106084.41m3，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)考察及計(jì)算單孔瓦斯抽放量為86.9m3/天。

5.結(jié)果分析：①鉆孔有效覆蓋11227運(yùn)輸巷掘進(jìn)巷道輪廓線左側(cè)20m，右側(cè)20m，巷道掘進(jìn)前方91m，區(qū)域鉆孔孔間距最大為5.1m，最小0.3m;有效抽放范圍斜面積8632㎡，控制煤量為18127.2t，有效覆蓋整個(gè)評(píng)價(jià)區(qū)域。②區(qū)域防突措施鉆孔有效控制評(píng)價(jià)范圍內(nèi)煤層瓦斯儲(chǔ)量為176553.49m3，抽采量為106084.41m3，抽采率為60.09%。經(jīng)測(cè)定巷道掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)22#煤層殘余瓦斯含量最大值為6.3377m3/t;間接計(jì)算煤層殘余瓦斯含量為3.8875m3/t。③在施工區(qū)域防突措施鉆孔及區(qū)域措施效果檢驗(yàn)過(guò)程中均未出現(xiàn)噴孔、頂鉆、卡鉆等異?，F(xiàn)象。因此，根據(jù)以上指標(biāo)可判定11227運(yùn)輸巷本循環(huán)掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)已消除消突危險(xiǎn)。④在掘進(jìn)期間實(shí)測(cè)K1值在0.18—0.24范圍;炮后瓦斯在0.26%—0.48%范圍。

三、結(jié)論

現(xiàn)如今，瓦斯治理作為煤與瓦斯突出礦井的一個(gè)難題，瓦斯的治理的防突壓力嚴(yán)重制約了我們的生產(chǎn)，部分煤礦因因瓦斯治理不到位造成采掘失調(diào)。高瓦斯突出礦井只有在瓦斯治理到位后，才能解放我們的生產(chǎn)力。

參考文獻(xiàn)

[1] ?《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》.2009（09）

[2] ?《煤礦安全規(guī)程》.2016（05）

作者簡(jiǎn)介：李帝兵，男，助理工程師，貴州盤(pán)江精煤股份有限公司金佳礦通風(fēng)區(qū)技術(shù)副區(qū)長(zhǎng)，主要從事礦井“一通三防”工作。