新建礦井井下預抽煤層瓦斯區域防突措施的選擇

賈永斌

(陽泉煤業集團泊里煤礦有限公司，山西 032700)

1 煤巷條帶瓦斯預抽方案選擇

1.1 方案制定

根據煤礦防治煤與瓦斯突出工程實踐經驗，針對煤巷條帶瓦斯預抽提出如下三種方案，各方案的特點及應用如下所述。

(1)方案一：順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯

在15號煤層煤巷掘進工作面每隔60m布置一組鉆場，在掘進工作面迎頭及兩側鉆場施工順層鉆孔，鉆孔直徑113mm，鉆孔孔底間距5m，鉆孔呈“三花眼”式布置，封孔深度8～16m。鉆孔有效抽采長度不低于60m，鉆孔覆蓋掘進工作面兩側15m范圍內的條帶煤層(圖1)。

圖1 順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯

(2)方案二：定向長鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯

定向長鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯時，控制煤巷兩幫至少15m，定向鉆孔長度>500m，對于成孔困難的煤層，定向鉆孔長度可優化調整，但不應小于300m。鉆場超前距為15m，鉆孔直徑113mm，鉆孔間距5m，封孔深度8～16m(圖2)。

圖2 定向長鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯

(3)方案三：低位瓦斯巷穿層鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯

根據工作面回采巷道布置情況，每個工作面布置兩條順槽，同時沿煤層頂板工作面回風順槽內側5～10m(平距)布置一條低位瓦斯巷。本方案設計利用低位瓦斯巷向工作面回風順槽煤巷條帶施工穿層鉆孔，鉆孔控制回風順槽輪廓線兩側15m范圍內的全部煤體。鉆孔直徑113mm，鉆孔孔底間距5m，封孔深度8～16m(圖3)。

圖3 低位瓦斯巷穿層鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯

1.2 方案比較

方案一：優點為順層鉆孔施工簡單、容易成孔，鉆孔軌跡容易控制，抽采區域不留空白帶；缺點是順層鉆孔抽采條帶長度有限，鉆孔布置在工作面迎頭，鉆孔服務周期短。根據《防治煤與瓦斯突出細則》規定，順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯方法不能用于堅固性系數f<0.3的突出煤層煤巷條帶瓦斯預抽。

方案二：相比較方案一，本方案具有定點施鉆、不需要頻繁移動鉆機、鉆孔施工周期短成本低等優點；缺點是定向長鉆孔隨掘進工作面推進直接報廢，鉆孔服務周期較短、鉆孔軌跡不易控制、容易遺留抽采空白帶。本方案適用于井下已形成部分巷道具備實施定向鉆孔的條件，礦井采、掘、抽接替時間較為寬裕的情況。使用本方案時必須要滿足《煤礦安全規程》第二百一十條及《防治煤與瓦斯突出細則》第六十四條的規定，加強定向長鉆孔軌跡監測和鉆孔管理工作、確保抽采不留空白區。

方案三：本方案利用低位瓦斯巷施工穿層鉆孔，具有鉆孔長度小、施工方便、鉆孔施工周期短等優點；缺點是通過低位瓦斯巷向回風順槽煤巷條帶施工穿層鉆孔，鉆孔為下向鉆孔，下向鉆孔不利于瓦斯抽采。

1.3 方案選擇

根據A煤礦采區巷道布置，礦井移交時開采一采區15號煤層，首采15101工作面，設計在15號煤層頂板15m處巖層中布置5條采區巷道，所以采區大巷不需要實施防突措施。工作面膠帶輸送機順槽、回風順槽應實施煤巷條帶瓦斯預抽進行區域消突。由于目前參照鄰近礦井掌握的15號煤層堅固性系數小于0.3，根據《防治煤與瓦斯突出細則》方案一不適用于堅固性系數小于0.3的煤層，因此，礦井在未實測15號煤層堅固性系數前不能將方案一作為煤巷條帶瓦斯預抽措施。A煤礦應盡快完成15號煤層相關瓦斯參數測定工作，根據實測的煤層堅固性結果，對于煤層堅固性系數大于0.3的區域結合埋藏深度可考慮采用方案一。比較方案二與方案三可知，方案三通過低位瓦斯巷施工穿層鉆孔均為下向鉆孔，不利于瓦斯抽采。因此，選擇方案二對15號煤層煤巷條帶煤層瓦斯進行預抽。但是利用定向長鉆孔進行煤巷條帶瓦斯預抽時，經鉆孔軌跡監測，對于定向長鉆孔遺留的抽采空白區，應補充鉆孔確保預抽條帶范圍全覆蓋。

2 區域煤層瓦斯預抽方案選擇

2.1 方案制定

(1)方案四：定向長鉆孔遞進掩護式預抽工作面(回采區域)瓦斯

在工作面(回采區域)一側順槽內利用定向鉆機布置順層定向長鉆孔預抽本工作面(回采區域)瓦斯以及下一區段一個順槽條帶瓦斯，鉆孔長度控制下一工作面(回采區域)順槽至少15m，封孔深度8～16m，具體根據煤壁破碎情況確定，鉆孔直徑113mm，終孔間距5m。A煤礦設計工作面長度在220m左右，定向長鉆孔長度設計為300m(圖4)。

圖4 定向長鉆孔遞進掩護式預抽工作面(回采區域)瓦斯

(2)方案五：底板巷穿層鉆孔預抽工作面(回采區域)瓦斯

在15號煤層底板以下7～15m處布置底板巖巷，施工穿層鉆孔預抽15號煤層工作面(回采區域)瓦斯。控制15號煤層工作面(回采區域)和順槽兩幫至少15m區域。封孔深度8～16m，鉆孔直徑113mm，終孔間距5m(圖5)。

圖5 底板巷穿層鉆孔預抽工作面(回采區域)瓦斯

2.2 方案比較

方案四：優點為定向順層鉆孔施工周期較短，鉆孔施工成本較低，鉆孔覆蓋煤體范圍大；缺點為定向長鉆孔成孔難度大，鉆孔軌跡不易控制。適用于地質條件簡單、采掘抽接替時間較長、工作面順序接替的情況。

方案五：優點為穿層防突鉆孔抽采效率高、抽采效果好，缺點為底板巖巷施工工期長且穿層鉆孔施工成本高、穿層防突鉆孔有效抽采段低。適用于突出危險性大且采掘抽接替時間充裕的情況。

2.3 方案選擇

根據周邊礦井瓦斯治理經驗及瓦斯抽采效果結合礦井生產銜接計劃，A煤礦采用方案五進行區域消突。

3 預抽區域空白帶處理措施

在瓦斯預抽過程中，由于鉆孔施工條件的影響，預抽區域可能產生空白帶。為了減少和避免空白帶區域，應該采取相應的措施。

在抽放鉆孔設計完成后，應該嚴格按照抽放鉆孔設計參數設置鉆機參數。每個鉆孔施工完成后，應該根據鉆孔施工參數，繪制鉆孔施工圖，并與鉆孔設計圖進行對比，找出空白區域。

根據空白帶的形成原因，空白帶一般有兩種形成情況。一種是在鉆孔施工過程中，由于鉆機跑偏，導致鉆孔間距增大而出現空白帶，這種情況要求立即在調整鉆孔施工參數，或者在兩個鉆孔之間補打一個鉆孔即可解決問題；另一種情況是由于鉆機鉆進能力達不到鉆孔設計長度，在工作面后方形成大面積空白帶，針對這種情況，應采取如下措施：

(1)要求對鉆孔施工作出準確記錄，并繪制鉆孔施工圖。

(2)準確掌握鉆孔施工后留下的空白帶區域。

(3)在掘進工作面條帶預抽過程中如果通過效果檢驗發現存在空白帶區域，則在掘進工作面重新施工順層抽放鉆孔，進行預抽，效果檢驗合格后再組織掘進。

(4)當順槽形成后，利用順槽對工作面空白帶區域施工順層抽放鉆孔進行空白帶區域預抽。