道清煤礦東二石門采區(qū)打鉆治理瓦斯

井東偉 曹承斌(通化礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司道清煤礦，吉林 白山 134309)

道清煤礦東二石門采區(qū)打鉆治理瓦斯

井東偉 曹承斌(通化礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司道清煤礦，吉林 白山 134309)

空煤炭是我國的主要能源之一,在煤炭開采過程中,瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、礦井火災(zāi)、透水、頂板冒落等多種災(zāi)害事故時有發(fā)生。其中尤以瓦斯事故的危害性最大、造成后果難以想象,為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn),認(rèn)真吸取事故教訓(xùn),深化煤礦瓦斯整治,要真正做到“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”和“通風(fēng)可靠、抽采達(dá)標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”，堅(jiān)決遏制瓦斯事故的發(fā)生，保證安全生產(chǎn)目的。

瓦斯;抽放;鉆孔

1 概況

通化礦業(yè)(集團(tuán))道清煤礦井田位于吉林省白山市渾江煤田道清勘探區(qū)，本部區(qū)含煤六層，其中四號煤層為可采層。四號層煤最大厚21．81m，最小厚度0．6m，平均厚度8．15m。煤層頂?shù)装逯饕獮樯绊搸r，煤層傾角大部分25°～45°，煤層屬于急傾斜煤層。采煤方法采用小階段后退式水力采煤。礦井通風(fēng)方式為兩翼對角式，通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式，主井、副井為入風(fēng)井，西風(fēng)井、箕斗井為回風(fēng)，礦井總?cè)腼L(fēng)量5830m3/min，礦井瓦斯等級測定瓦斯相對量10．72m3/t，絕對量10．79m3/min。

2 抽放系統(tǒng)概況

道清煤礦現(xiàn)生產(chǎn)采區(qū)為-400/-600東二石門采區(qū)、+160/-200復(fù)采區(qū)：①地面永久抽放系統(tǒng)設(shè)在西風(fēng)井，兩臺同能力2BEP50-02B3GO水環(huán)式真空泵，一臺使用一臺備用，功率為250kW，流量190m3/min。②復(fù)采區(qū)-55抽放泵站內(nèi)安設(shè)2臺CBF310-2BV3水環(huán)式真空泵。電機(jī)功率90kW，額定流量60m3/min。一臺使用一臺備用。③東二石門采區(qū)兩套抽放系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽放。其中一套在-200一石門，泵站內(nèi)安設(shè)2臺CBF380-2BG3水環(huán)式真空泵。電機(jī)功率200kW，額定流量150 m3/min。一臺使用一臺備用；另一套在-200東巷。泵站安設(shè)2 臺CBF310-2BV3水環(huán)式真空泵。電機(jī)功率90kW，額定流量60 m3/min。一臺使用一臺備用。

3 采區(qū)鉆孔布置依據(jù)

經(jīng)煤科院測定-400/-600煤層瓦斯壓力0．11～0．36MPa之間、瓦斯含量在1．63～3．85 m3/t之間、煤層的透氣性系數(shù)在0．366～2．543 m2/MPa2·d之間、煤層的鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)介于0．0487～0．0717d-1之間、煤的破壞類型為Ⅱ～Ⅲ類、煤的瓦斯放散初速度指標(biāo)ΔP介于5．41～15．28之間預(yù)案、煤的堅(jiān)固性系數(shù)f值介于0．18～0．75之間。

東二石采區(qū)石門揭煤前利用鉆孔在-505底板巷向煤層施工了4組穿層鉆孔，測定二石門采區(qū)抽放半徑4m，為施工抽放鉆孔提供了可靠的依據(jù)。

4 鉆孔布置及瓦斯抽放

（1）鉆孔布置 ①-400東巷鉆場施工8個底板穿層抽放孔，鉆孔終孔間距7米，對預(yù)排層煤層瓦斯進(jìn)行抽放。②每個分層在掘進(jìn)至煤層時，在掘進(jìn)巷道的底板側(cè)施工抽放鉆孔，與巷道呈45°夾角，孔深10米，鉆孔平行于煤層傾角。在底板側(cè)鉆場中向工作面前方施工抽放鉆孔，提前抽放煤層瓦斯。如鉆場開在煤層較厚的地方除向工作面前方施工抽放鉆孔外，同時向底板方向施工鉆孔，鉆孔呈扇形布置，鉆孔傾角分別為10°、20°、25°。鉆孔要始終與工作面保持5米的超前距。鉆孔施工完后要立即與抽放管路連接進(jìn)行預(yù)抽。③使用ZQSJ-140/4．3型氣動鉆機(jī)施工，在掘進(jìn)工作面布置1排3個超前卸壓鉆孔，孔徑為Ф73mm，孔深10米。布置在巷道底上1．5米，其中1#沿工作面的掘進(jìn)方向布置在巷道頂板側(cè)；2#、3#布置在巷道中間及底板側(cè)幫，孔的間距為0．6米，終孔位置控制在巷道輪廓線外的2米處。鉆孔傾角與巷道的施工坡度呈10°夾角，鉆孔傾角平行于巷道的施工坡度。該超前鉆孔要超前掘進(jìn)工作面5米。同時巷道底板側(cè)打釋放孔，因沿頂板掘進(jìn)，所以頂板側(cè)不布置鉆孔。底板側(cè)鉆孔在巷道底上1米處向上布置2個，鉆孔間距0．5米。傾角45°，孔深10米，鉆孔排距0．8米。

在道清煤礦東二石門區(qū)-500軌道下延實(shí)施5個穿層鉆孔，其中3號孔為水力壓裂鉆孔，2號孔、4號孔為水力壓裂觀測孔，通過2號、4號水力壓裂觀測孔與1號、5號普通預(yù)抽孔的對比數(shù)據(jù)來判斷，水力壓裂后，透氣性增加，抽放濃度明顯增大，通過數(shù)據(jù)對比，其中2號、4號水力壓力范圍內(nèi)預(yù)抽孔，最高抽放濃度為37．5%，1號、5號水力壓裂范圍外預(yù)抽孔，抽放濃度最高為19%，抽采效果提升明顯。一般的鉆孔瓦斯抽放時，衰減速度快，在抽采6天后濃度、迅速下降，而水力壓裂孔在對比觀測的12天內(nèi)均保持較高水平，且水力壓裂孔多次出現(xiàn)瓦斯?jié)舛然厣ㄟ^數(shù)據(jù)分析根據(jù)抽放范圍內(nèi)抽放量的計(jì)算1號、5號非壓裂區(qū)域內(nèi)2個預(yù)抽孔抽放半徑內(nèi)抽采率為13．2%， 2號、4號壓裂區(qū)域內(nèi)兩個預(yù)抽鉆孔抽放半徑內(nèi)抽采率為27%，由此判定實(shí)施的水力壓裂鉆孔提升了2倍的抽放時間。

（2）瓦斯抽放 道清煤礦為加大瓦斯治理力度，提高瓦斯抽放能力，在二石門區(qū)未開采前將原2臺CBF310-2BV3型水環(huán)式真空泵。電機(jī)功率90kW，額定流量60m3/min更換為CBF380-2BG3型水環(huán)式真空泵。電機(jī)功率200kW，額定流量150m3/min大功率抽放泵。提高了瓦斯抽放效果。

東二石門區(qū)采用￠219PE管為主管，￠159PE管、￠108PE管為支管延至工作面與施工的鉆孔對接，抽放二石門區(qū)煤層瓦斯。

5 二石門區(qū)瓦斯治理效果

道清煤礦原始-400/-600煤層瓦斯壓力0．11～0．36MPa之間、瓦斯含量在1．63～3．85m3/t之間，治理后煤層瓦斯壓力0．1～0．22MPa，瓦斯含量在1．5～2．5 m3/t之間；掘進(jìn)期間及回采最大瓦斯涌出量0．4m3/min，實(shí)現(xiàn)了瓦斯“零超限”目標(biāo)；二石門區(qū)在掘進(jìn)前煤層瓦斯抽放、卸壓后，不僅降低了掘進(jìn)期間瓦斯涌出量、減小了巷道的壓力，并且提高了掘進(jìn)的單進(jìn)速度和施工質(zhì)量，保證回采的穩(wěn)定接續(xù)工作，同時快掘、快采也減少了煤體與氧氣的接觸，順槽回采結(jié)束能及時封閉采空區(qū)，避免了瓦斯治理工作與防滅火工作互相矛盾，真正確保了東二石門區(qū)的安全生產(chǎn)工作。