突出煤層立體交叉鉆孔抽采瓦斯技術研究

黃枋慶，敖峰

摘要：為徹底解決穿巖孔與順槽本煤層交叉布置后瓦斯抽放問題，提高鉆孔濃度，延長鉆孔抽放時間，實現區域抽放區域防突的目的，并為同類礦井在類似條件下提高抽放效率提供理論基礎和可借鑒的經驗。鶴煤十礦進行了“突出煤層立體交叉鉆孔抽采瓦斯技術研究”科技項目攻關，實踐表明對底板抽放巷穿層鉆孔及順層鉆孔兩種鉆孔進行科學合理的布置、改進鉆孔封孔技術和相關配套技術，達到鉆孔覆蓋范圍更加科學合理、摸索出一套穿巖鉆孔與順槽本煤層鉆孔立體交叉布置瓦斯抽放技術及相關配套工藝，達到了提高瓦斯抽放效率得到有效提高的目的。

關鍵詞：突出煤層 立體交叉 抽放瓦斯

煤礦瓦斯抽放是解決高瓦斯涌出，防治災害事故的根本性措施。我國礦井瓦斯抽放工作雖經過40多年的發展，目前在科研和生產實踐中已經建立了一套適應各種不同地質條件和采掘布置的抽放瓦斯方法，并有成套的裝備可供應用，但抽放工藝和技術仍待發展。為減少瓦斯災害，提高瓦斯抽放效果，鶴煤十礦通過抽放方式、方法的改變，達到順層鉆孔與穿層鉆孔立體交叉布置相結合，預抽、邊采邊抽、采空區抽放、保護層卸壓抽放相結合，形成在時間上、空間上的立體交叉綜合抽放。

1 所研究礦井的現狀

1.1 抽放系統現狀

鶴煤十礦井深達729.5m，地壓大、瓦斯含量高且有突出危險，目前瓦斯抽放系統分為地面及井下兩部分，地面泵站安裝兩臺2BEC42型水環式真空泵，目前抽放負壓40kPa，抽放濃度9%～12%，抽放純量5～8m3/min。井下設有兩個移動抽放泵站，一個是-575地區抽放泵站。目前該泵站裝備兩臺2BE-303型水環式真空泵，抽放負壓55.18kPa，抽放純量2～4m3/min；二是-250移動泵站，裝備兩臺SK-60型水環式真空泵。但是瓦斯抽放率較低，一直是影響礦井安全生產的重大威脅。

1.2 煤層瓦斯基礎參數進行測試

2002年5月經撫順煤科院鑒定為突出礦井。2007年礦井瓦斯等級鑒定結果為：絕對涌出量25.9m3/min，相對涌出量為27.5m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。2008年礦井瓦斯等級鑒定結果為：絕對涌出量25.33m3/min，相對涌出量為24.32m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。2009年礦井瓦斯等級鑒定結果為：絕對涌出量24.83m3/min，相對涌出量為21.32m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。

1.3 瓦斯地質規律

根據測試可得不同的標高所對應的瓦斯含量：

煤層底板標高-215m處的瓦斯含量趨勢值是5m3/t。

煤層底板標高-343m處的瓦斯含量趨勢值是8m3/t。

煤層底板標高-513m處的瓦斯含量趨勢值是12m3/t。

煤層底板標高-641m處的瓦斯含量趨勢值是15m3/t。

十礦瓦斯含量梯度為2.1m3/t·100m。

2 針對1307工作面進行立體交叉鉆孔瓦斯抽放設計

鶴煤十礦二1煤層開采時，考慮到煤層瓦斯含量較大，采掘工作面均需要實施瓦斯抽放，根據采區的地質情況、開采的巷道布置以及施工條件選擇采用本煤層鉆孔和底板巷穿層鉆孔立體交叉抽放的綜合瓦斯抽放方法。工作面形成系統前，底板巷穿層鉆孔與順槽鉆場邊掘邊抽鉆孔形成立體交叉，抽放煤巷條帶煤層瓦斯。工作面形成系統后，底板巷穿層鉆孔與工作面順層鉆孔形成立體交叉，抽放回采區域煤層瓦斯。

2.1 1307底板抽放巷穿層鉆孔瓦斯抽放

穿層鉆孔抽放是煤礦進行瓦斯抽采的一種方法。根據鉆孔用途和施工方法的不同，穿層鉆孔可分為2類：

①穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯。②穿層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯。以上兩種方法全部在1307工作面進行使用，其鉆孔示意圖如圖1所示。

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圖1 穿層鉆孔布置示意圖

2.2 本煤層鉆孔瓦斯抽放

本煤層瓦斯抽放，又稱開采層瓦斯抽放，主要是為了減少煤層中的瓦斯含量和回風流中瓦斯濃度，以確保礦井的安全生產。本煤層抽放方法有巷道預抽本煤層瓦斯、鉆孔法預抽本煤層瓦斯和邊采（掘）邊抽本煤層瓦斯。具體布孔方法：利用工作面軌道順槽，向回采工作面打迎面平行鉆孔，如圖。

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圖2 本煤層抽放示意圖

2.3 順槽掘進期間邊掘邊抽進行瓦斯抽放

通過在巷道兩幫施工鉆場，在鉆場內沿工作面走向方向施工長鉆孔抽放瓦斯，以達到消除突出危險、保證工作面掘進進尺的目的。首先，通過長鉆孔抽放可減少由煤體涌入巷道空間的瓦斯，降低風排瓦斯量；其次，采取抽放措施后，煤體的瓦斯壓力得到釋放，地應力也顯著降低，即通過降低誘導瓦斯突出的地應力和瓦斯壓力來消除煤與瓦斯突出危險。

3 對1307工作面瓦斯抽放效果進行考察、分析和研究

分別對1307工作面抽放瓦斯濃度、負壓、瓦斯量（本煤層順層鉆孔抽放和底板巷穿層鉆孔抽放總量）、風排瓦斯量（上、下順槽風排瓦斯量）、抽排瓦斯量等進行了考察研究，具體考察結果詳見圖3所示。

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4 主要結論

4.1 以煤層瓦斯基礎參數測試結果為基礎，結合1307工作面地質構造等具體情況，對順槽本煤層瓦斯抽放、底板抽放巷穿層孔抽放等瓦斯抽放方法進行分析論證，并結合附近采區瓦斯治理方案，提出了適合1307工作面的綜合瓦斯抽放技術，并進行了瓦斯抽放設計。

4.2 實施本煤層及底板抽放巷穿層鉆孔交叉抽放后，煤層的瓦斯含量有了明顯降低，測定結果顯示，1307工作面殘余瓦斯含量為2.86m3/t～6.36m3/t之間。

4.3 為解決工作面防突問題，通過實施底板抽放巷穿層鉆孔及順層鉆孔立體交叉抽放技術，即在工作面形成系統前，底板巷穿層鉆孔與順槽鉆場邊掘邊抽鉆孔形成立體交叉，抽放煤巷條帶煤層瓦斯。工作面形成系統后，底板巷穿層鉆孔與工作面順層鉆孔形成立體交叉，抽放回采區域煤層瓦斯，明顯降低了煤層瓦斯含量，保證了風流瓦斯濃度不超限，抽放效果良好。

參考文獻：

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[3]盧鑒章，劉見中.煤礦災害防治技術現狀與發展[J].煤炭科學技術，2006（5）：29-32.

作者簡介：黃枋慶，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，研究方向：瓦斯立體擺布綜合抽放；敖峰，男，河南鶴壁人，助理工程師，本科，研究方向：采礦工程。