大孔徑密集長鉆孔區域防突技術研究

李帝兵 楊林 張侖

摘 ?要：為了科學有效的治理礦井瓦斯，防范和遏制瓦斯事故的發生，保證采煤工作面安全生產，根據相關規定的要求，并結合礦井實際情況對11227運輸巷掘進區域均處于原始應力區域內掘進，掘進過程中采取順層鉆孔預抽煤巷條帶區域煤層瓦斯作為區域防突措施。經過鉆孔設計的優化，由原來60m深鉆孔均勻布置改為120m深鉆孔設計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，巷道原一個循環只能控制20-30m的進尺量，現在能控制到70-80m的進尺量，有效節約了施工時間。

關鍵詞：大功率鉆機;鉆孔設計;囊袋封孔技術;鉆孔孔徑;瓦斯抽采;

瓦斯抽采達標評價是衡量瓦斯抽采相關制度、規劃、措施、系統、落實等基礎條件的標準，同時也是評判煤層瓦斯抽采工作是否達標的重要依據。對于突出礦井，在進行瓦斯抽采效果評判時，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。為了準確掌握防突措施實施后煤體是否已消除突出危險，是否可以安全掘進。

一、工程概況

（一）工程設計與施工

11227運輸巷沿22#煤層走向掘進，現11227運輸巷已掘進至B7#點前228m位置，現運輸巷煤層平均厚度為1.4m，煤層傾角平均：22°，運輸巷采用錨網索支護梯形斷面（下寬×中高：5.2×2.8m），左鉆場斷面（下寬×中高：4.0×3.0m），右鉆場斷面（下寬×中高：4.0×2.5m）。煤層堅固性系數為0.56，埋深363m-444m，平均404m。各項指標均符合《煤礦安全規程》210條規定，掘進過程中采取順層鉆孔預抽煤巷條帶區域煤層瓦斯作為區域防突措施。

二、區域防突技術應用

根據《防治煤與瓦斯突出規定》及公司相關規定要求，結合11227運輸巷埋深及煤層堅固性系數，掘進過程中采取順層鉆孔預抽煤巷條帶區域煤層瓦斯作為區域防突措施。再結合22#煤層透吸性差的特點，經過多次施工總結優化本層鉆孔設計。

（一）設計60m均勻布置區域防突措施鉆孔抽采技術

1.控制范圍：11227運輸巷迎頭區域防突措施采取順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯，抽采鉆孔控制掘進巷道前方60m，運輸巷側、右側各20m。

2.鉆孔個數、間距和直徑：在控制范圍內共設計施工21個鉆孔，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型鉆機施工鉆孔，鉆孔直徑為75mm，采用高壓水作為排渣介質，2018年10月25日至2018年11月3日在11227運輸巷施工區域防突措施鉆孔，實際施工區域防突措施鉆孔47個，合計施工工程量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鉆孔負壓：鉆孔的孔口抽放負壓不小于13kpa，并保持負壓穩定。③.11227運輸巷22#煤層采用瓦斯抽采型號：2BE3-2BY4·315KW，抽采管徑8寸，管路長度268m，抽采系統滿足要求，通過現場檢查抽采系統無積水、漏氣等現象，④抽采瓦斯量：在11227運輸巷安裝管道計量后，通風區監測隊必須對井下管道計量值與實測值進行對比校正，根據人工測定及井下瓦期管路監測系統提供數據得知，⑤2018年10月27日至2018年11月15日，11227運輸巷22#煤層掘進區域內總計抽采瓦斯18340.83m3，經現場考察計算單孔平均瓦斯抽放量為28.8m3/天。

5.結果分析：①鉆孔有效覆蓋11227運輸巷掘進巷道輪廓線左側20m，右側20m，巷道掘進前方43m，區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，有效覆蓋整個評價區域。②施工區域防突措施鉆孔有效控制評價范圍內煤層瓦斯儲量為24573.26m3，抽采量為11303.7m3，抽采率為46%;經測定巷道掘進區域內22#煤層殘余瓦斯含量最大值為6.8924m3/t;間接計算煤層殘余瓦斯含量為4.7875m3/t。③在施工區域防突措施鉆孔及區域措施效果檢驗過程中均未出現噴孔、頂鉆、卡鉆等異常現象。因此，根據以上指標可判定11227運輸巷本循環掘進區域內已消除消突危險。④在掘進期間實測K1值在0.16—0.32范圍;炮后瓦斯在0.21%—0.63%范圍。

（二）采用大孔徑密集長鉆孔區域防突技術

1.控制范圍：11227運輸巷迎頭區域防突措施采取順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯，抽采鉆孔控制掘進巷道前方120m，運輸巷沿煤層走向左側、右側各20m。

2.鉆孔個數、間距和直徑：在控制范圍內共設計施工31個鉆孔，鉆孔主要控制巷道那內及左右兩幫3m，解決巷道在掘進期間煤體垮落瓦斯增大，鉆孔間距為1.0m～5.1m。

3.使用4000L大型鉆機施工鉆孔，鉆孔直徑為94mm，采用高壓水作為排渣介質，2019年3月4日至2019年3月21日在11227運輸巷施工區域防突措施鉆孔，實際施工區域防突措施鉆孔54個，合計工程量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鉆孔負壓：鉆孔的孔口抽放負壓不小于13kpa，并保持負壓穩定。③.11227運輸巷22#煤層采用瓦斯抽采型號：2BE3-2BY4·315KW，抽采管徑8寸，管路長度315m，抽采系統滿足要求，通過現場檢查抽采系統無積水、漏氣等現象，④抽采瓦斯量：在11227運輸巷安裝管道計量后，通風區監測隊必須對井下管道計量值與實測值進行對比校正，根據人工測定及井下瓦期管路監測系統提供數據得知，從2019年3月6日至2019年4月13日，11227運輸巷22#煤層掘進區域內總計抽采瓦斯106084.41m3，經現場考察及計算單孔瓦斯抽放量為86.9m3/天。

5.結果分析：①鉆孔有效覆蓋11227運輸巷掘進巷道輪廓線左側20m，右側20m，巷道掘進前方91m，區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，有效覆蓋整個評價區域。②區域防突措施鉆孔有效控制評價范圍內煤層瓦斯儲量為176553.49m3，抽采量為106084.41m3，抽采率為60.09%。經測定巷道掘進區域內22#煤層殘余瓦斯含量最大值為6.3377m3/t;間接計算煤層殘余瓦斯含量為3.8875m3/t。③在施工區域防突措施鉆孔及區域措施效果檢驗過程中均未出現噴孔、頂鉆、卡鉆等異常現象。因此，根據以上指標可判定11227運輸巷本循環掘進區域內已消除消突危險。④在掘進期間實測K1值在0.18—0.24范圍;炮后瓦斯在0.26%—0.48%范圍。

三、結論

現如今，瓦斯治理作為煤與瓦斯突出礦井的一個難題，瓦斯的治理的防突壓力嚴重制約了我們的生產，部分煤礦因因瓦斯治理不到位造成采掘失調。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力。

參考文獻

[1] ?《防治煤與瓦斯突出規定》.2009（09）

[2] ?《煤礦安全規程》.2016（05）

作者簡介：李帝兵，男，助理工程師，貴州盤江精煤股份有限公司金佳礦通風區技術副區長，主要從事礦井“一通三防”工作。