煤礦底板煤巖瓦斯防治技術探析

張曉明

（陜西黃陵二號煤礦有限公司，陜西 延安 727307）

一、煤礦概況

黃陵二號礦屬于年產量巨大的特大型礦井，礦井瓦斯等級屬于高瓦斯礦井，礦井絕對涌出量61.33m3/min，相對涌出量4.43m3/t，生產規模為8.0Mt/a。目前，該礦井的主要采煤層是2#煤層，采取的是走向長壁后退式綜合機械化采煤法，通風方式選擇后退式U型通風。每個回采工作面的絕對瓦斯涌出量為25m3/min。由于單個工作面的瓦斯涌出量較大，開采時回風瓦斯的體積分數經常超標，不利于煤礦的安全生產和開采進度。

隨著開采水平的延伸和深入，煤層瓦斯的含量和壓力均會逐漸增大，增強了煤層瓦斯超限的危險性。在采掘煤層深處前，必須對開采區域進行綜合治理。二號礦沒有瓦斯抽采專用巷道，無法滿足工作面底板在回采過程中對瓦斯的治理需求。

為了徹底解決底板瓦斯問題，通過對工作面的底板瓦斯進行抽采。具體實踐表明，利用煤礦底板穿層鉆孔抽采瓦斯技術對工作面底板的瓦斯進行抽采，可以有效消除工作面回采過程中底板的瓦斯問題，實現生產的安全和高效。該技術是一種有效的瓦斯治理技術，目前，已經在我國大多數礦區開采過程中得到廣泛應用。

二、煤礦底板穿層鉆孔瓦斯抽采技術的具體應用

1明確穿層鉆孔瓦斯抽采技術方案

該礦井的主采煤層屬于近水平煤層，而且煤層瓦斯的賦存不規律，深部具有瓦斯溢出危險性，在現有開采條件下，需施工底板鉆孔以消除回采、掘進期間底板造成的瓦斯超限問題。掘進期間施工底板鉆孔，對掘進工作面的前方進行探測和抽采，杜絕掘進期間因底板瓦斯造成的瓦斯超限；在回采期間施工底板鉆孔，對回采工作面底板進行缷壓抽采，確保工作面的安全回采。抽采系統有井下四盤區瓦斯抽放泵站、一號風井和二號風井瓦斯泵站進行抽放瓦斯。抽采主管路有￠710mm、￠630mm、￠560mm管路，順槽有￠400mm、￠355mm管路。礦井二盤區203工作面地面標高+1085——+1333m，井下標高 +718——+750m.走向長度回風3220m/膠帶3029m，傾向長度279m，煤層傾角0-4度。在回風巷布置高位和底板鉆孔。四盤區409工作面地面標高+1261——+1511m，井下標高+705——+743 m，走向長度3500 m，傾向長度260 m，煤層傾角0-2度，開采煤層2號，煤層厚度5.3 m。

2布置底板探測鉆孔

掘進期間在巷道正頭施工底板探測鉆孔，進行掘進正頭的底板瓦斯探測，并在巷道幫部施工鉆場，進行掘進期間底板瓦斯抽采，盡可能在短期內將工作面煤巷底板的瓦斯危險性消除，需在鉆場內根據巷道寬度及巷道左右幫部的缷壓區域，沿著掘進方向施工鉆孔，每個鉆孔中心點間距根據鉆孔抽采半徑確定，鉆孔布置確保鉆孔超前工作面掘進。并根據根據抽采效果，在鉆孔間可另外補充鉆孔。

3布置底板鉆孔施工

回采工作面在回采前，在膠帶巷原鉆場、回風巷施工底板鉆孔，進行工作面回采前底板鉆孔抽采卸壓，降低工作面底板瓦斯溢出現象，消除工作面上隅角瓦斯超限。根據工作面長度及鉆孔抽采半徑在膠帶巷原鉆場與回風巷鉆場布置鉆孔，實現鉆孔覆蓋工作面。

在進行底板鉆孔施工時，會發生巖石粉末沒有及時排出孔外的情況，導致鉆孔施工不到位、封孔不嚴密或鉆孔和埋孔內出現積水等問題。實現底板鉆孔時巖石粉末及時排出，防止埋鉆和堵孔事故發生，需要改進鉆孔施工工藝。鉆孔設備使用的鉆機型號為ZDY-3200（5S）.CMS1-4000/55。擴孔用153mm，擴孔段12m，鉆桿直徑73mm，用清水洗鉆孔，用馬麗散封孔。封口長度不小于12m，保證抽采負壓在25kPa左右，抽采時間至少12個月。在消除了危險后，可進行工作面回采。采用穿層鉆孔抽采技術，不僅有效消除了工作面底板瓦斯，還同時消除了瓦斯溢出的危險性，為工作面回采施工提供了可靠條件。

為了保證抽采效果良好，確保封孔質量，選擇煤礦專用注漿封孔泵，使用水泥砂漿實施封孔施工。封孔材料包括水、封孔料、砂礫、馬麗散。鉆孔至設計位置后，使用套管將鉆孔保護，防止因泥巖遇水膨脹導致鉆孔報廢，然后開始封孔，在適當位置安裝擋板并纏繞足夠的混合馬麗散，隨后利用封孔泵將配置好的水泥砂漿向孔中注入，如果返將則停止注漿。這種封孔方式，能夠將穿層鉆孔施工的有效封孔段保持在12m以上，保證封孔質量，有助于提高抽采效果。

4選擇瓦斯抽采系統

抽采瓦斯初期，選擇永久地面瓦斯抽采系統，將流量控制在1m3/min以下。結合現場具體情況進行分析，鉆桿直徑73 mm，發現鉆孔孔口負壓僅為1~2kPa，無法滿足13kPa的要求，對鉆孔抽采進行優化，采用分源分壓方式進行抽采，以達到鉆孔抽采效果。

結語

綜上所述，底板鉆孔瓦斯抽采技術主要抽采工作面底板的瓦斯，其抽采效果的關鍵因素是鉆孔位置在工作面；該技術對封孔施工的要求較高，必須確保鉆孔內巖石粉及時排出，保證封孔不漏氣，且選擇合理的鉆機、布孔參數和排渣方式；通過底板鉆孔，對工作面底板的瓦斯進行抽采，能夠有效將高瓦斯工作面轉化為低瓦斯工作面，有利于煤礦開采的安全和質量。

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