防治瓦斯事故與鉆探工具的選擇

一、礦井概況及抽放狀況

（1）礦井概況。八礦位于鶴壁礦區(qū)南部，并田走向長4.5km，傾斜寬3.5 km，經(jīng)70年至75擴(kuò)建改造礦井的年設(shè)計能力為60萬噸，由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，采掘關(guān)系失調(diào)等因素影響，實際產(chǎn)量很少達(dá)到設(shè)計水平，根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)運作，高產(chǎn)放頂煤工藝在不斷推廣，八礦高效工作面也不斷深入，通風(fēng)方式采用中央并列兩翼對角混合式通風(fēng)，礦井為高沼氣礦井，突出危險區(qū)管理。八礦井田開采煤層二.煤，煤層平均厚度6米，平均傾角25°，煤層自燃發(fā)火期4～6個月，煤塵爆炸指數(shù)為14.3％～17.9％上部煤田采用分層分采，全區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，南部有53斷層，落差158米及531落差112米的張扭性正斷層，以及兩斷層間諸多小斷層為八礦南部自然邊界線，北為31. 58及310落差5～18米.40米及19米為采區(qū)自然分界線，區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育豐富，平均落差21米，該采區(qū)煤層直接頂為頂巖.沙質(zhì)頁巖，厚度35～66米，偽頂泥質(zhì)頁巖平均厚0.5～1.2米。泥巖預(yù)水變軟是良好的隔氣層，偽頂及泥巖層厚度越大，對煤層中的瓦斯封閉性越好，絕對（相對）瓦斯涌出量也越高。（2）抽放狀況。八礦抽放系統(tǒng)始建于1979年，1980年底建成，1984年正式對外送氣，年抽放量可達(dá)到150萬立方米。根據(jù)礦井改擴(kuò)建地質(zhì)報告煤層透氣性情況，八礦北翼為高瓦斯區(qū)既瓦斯可抽區(qū)，南翼為低瓦斯區(qū)，也是艱難瓦斯抽放區(qū)，故八礦只在北翼立瓦斯管道系統(tǒng)。由于受礦壓影響，原二水平開拓延伸主體井巷工程遭到嚴(yán)重破壞，現(xiàn)改為單一水平下山開采，邊采邊延伸。

二、瓦斯聚集層存在規(guī)律

根據(jù)我礦幾個回采工作面瓦斯涌出情況，可以歸納如下幾個基本特點：（1）瓦斯積聚量大。瓦斯大量聚集在頂分層，根據(jù)幾個工作面回采開采分析，月均產(chǎn)量在7千噸～1.6萬噸，絕對瓦斯涌出量8～13.6立方米／分，配風(fēng)量達(dá)到900～1200立方米／分。而在中底分層工作面月產(chǎn)量在9千噸～2.5萬噸，絕對瓦斯涌出量4～7立方米／分，而配風(fēng)量只有300～600立方米／分。（2）瓦斯壓力大流量小。不論是石門揭煤、煤上山、煤下山、回采工作面，瓦斯壓力在0.3MP～0.7MP，并有煤與瓦斯突出的威脅，在2204三橫川石門揭煤時就發(fā)生過煤與瓦斯突出。抽放流量小，百米鉆孔抽放率只有0.0018立方米／百米·分。

三、選擇適當(dāng)?shù)你@具進(jìn)行鉆孔施工

（1）先探后掘預(yù)防誤揭煤發(fā)生煤與瓦斯突出。吸取曾經(jīng)在2204三橫川石門揭煤時發(fā)生的煤與瓦斯突出事故教訓(xùn)，當(dāng)時突出煤量15噸、瓦斯3000立方米。制定了“有掘必探、先探后掘”，并保持超前鉆孔的預(yù)測預(yù)報和抽放卸壓等措施，防止誤揭煤事故發(fā)生。（2）運用多種形式的煤體卸壓措施，最常見的有：多鉆孔大直徑排放鉆孔，鉆孔直徑60毫米～89毫米，鉆孔數(shù)由以下公式計算：N=4M/2R，式中N-鉆孔數(shù)目；M-巷道斷面面積；R-鉆孔半徑。煤巷鉆孔必須使鉆孔的最小超前距大于5米。為防止打鉆時噴煤噴瓦斯造成瓦斯超限事故，我們先采用小直徑鉆孔淺孔施工，再用大直徑鉆孔淺孔交替施工，最后用大直徑鉆孔打到設(shè)計孔深，以達(dá)到煤體全部卸壓釋放瓦斯的目的。

抽放鉆孔的施工。瓦斯抽放是預(yù)防瓦斯事故確保安全生產(chǎn)的主要方法，鉆孔的成功與否是抽放瓦斯工作的主要問題。在鉆孔施工過程中，如何確保安全的將鉆孔打到設(shè)計位置，選擇適當(dāng)?shù)你@具是很關(guān)鍵的。在眾多的鉆探設(shè)備中，根據(jù)我礦井下巷道情況，選用TXY-75型立式鉆機(jī)基本適應(yīng)。根據(jù)我多年在鉆探鉆孔施工中的經(jīng)驗，可選用管式三翼鉆頭。根據(jù)多年來我們用過的鉆頭有塔式三級鉆頭直徑110毫米，塔式二級鉆頭直徑78毫米，人造金剛石鉆頭直徑98毫米和管式三翼鉆頭直徑100毫米。

使用這些鉆頭在20米范圍內(nèi)的鉆進(jìn)過程中，三級塔式鉆頭和管式三翼鉆頭鉆進(jìn)速度相同，二級塔式鉆頭和人造金剛石鉆頭鉆進(jìn)速度相同，但是前兩種比后兩種鉆進(jìn)速度慢，約慢0.5米/分鐘，在20～40米范圍內(nèi)鉆進(jìn)過程中，這4種鉆進(jìn)速度基本相同。40米以后鉆孔內(nèi)瓦斯大量涌出，開始出現(xiàn)瓦斯和煤粉從鉆孔內(nèi)噴出，這時二級塔式鉆頭每分鐘鉆進(jìn)速度為0.3米，人造金剛石鉆頭鉆進(jìn)速度為0.2米/分鐘，三級塔式鉆頭鉆進(jìn)速度為0.4米/分鐘，管式三翼鉆頭的鉆進(jìn)速度為0.6米/分鐘，鉆探進(jìn)尺在50米以后人造金剛石鉆頭已不能鉆進(jìn)，并出現(xiàn)隨時卡鉆的可能，二級塔式鉆頭鉆進(jìn)速度為0.15米/分鐘，并有卡鉆現(xiàn)象，而三級塔式鉆頭和管式三翼鉆頭在伴隨煤與瓦斯噴出的同時并不影響鉆進(jìn)。但是由于三級塔式鉆頭上的出水排渣較小，在煤與瓦斯相伴噴出的同時將出現(xiàn)煤水將出水孔堵塞而不能排渣，影響鉆進(jìn)現(xiàn)象。而管式三翼鉆頭仍能正常鉆進(jìn)。鉆進(jìn)到70米以后則由于鉆機(jī)功率的限制，鉆進(jìn)比較困難而停止鉆進(jìn)停鉆起鉆。從而可見瓦斯抽放鉆孔的施工過程中，管式三翼鉆頭優(yōu)于其它常用鉆頭。

今后為了提高單一鉆孔深度，可選用一些鉆機(jī)功率大而外形體積適合中小型礦井的鉆機(jī)，并配合使用管式三翼鉆頭，打瓦斯抽放鉆孔，能打的更深一些，將有效的提高百米鉆孔抽放率，提高瓦斯抽放效果，預(yù)防瓦斯事故，確保煤礦安全生產(chǎn)。