預處理鉆孔布置方式及參數的優化

陳紹剛CHEN Shao-gang

（重慶市磊鑫開發有限責任公司羅家院子煤礦，重慶 409021）

（Chongqing Leixin Deve1opment Limited Liabi1ity Company Luojiayuan Coa1 Mine，Chongqing 409021，China）

0 引言

西山煤礦建礦至今發生煤與瓦斯突出9次，其中石門揭煤4次，其余為巷道掘進和工作面回采，從突出的強度來看，石門揭煤突出煤量多，瓦斯涌出量大，給礦井造成的損失亦大，石門揭煤成為了防突工作的重點。

1 礦井突出概況

礦井于1982年建井至2007年11月止共發生突出9次，累計突出煤量5160t，噴出瓦斯137163m3其中揭煤4次，掘進4次，工作面回采1次，最大的一次發生在523N2皮帶石門，突出煤量2910噸，涌出瓦斯25萬m3。

2 項目研究的內容及技術方案

本項目主要研究石門揭煤不同瓦斯預處理方式的效果、揭煤所用時間及其預處理鉆孔的布置方式。

①單一的鉆孔預抽揭煤效果；②增大預處理孔間距，采用高壓水力割縫后再進行抽放的揭煤效果；③不同抽放孔間距的揭煤效果，分析得出合理的預處理鉆孔布置方式。

3 考察地點概況

本次考察選在+523S6#石門揭煤預抽地點。

地表標高968m～1011.6m之間，地形坡度較陡，易于地面水的流失，地表植被茂盛，灌木叢生，井下標高535.9m～536.2m，埋深475.7～431.8m。煤層平均傾角56°，揭煤瓦斯預處理位置距M8煤層底板垂距13.58m，距M7煤層底板垂距31.58m，煤系段無大的地質構造。

4 研究考察過程

4.1 預處理鉆孔布置及參數優化研究

4.1.1 大范圍、適宜半徑預抽鉆孔布置 600S6石門，預抽鉆孔按3.1×2.9m布置控制石門揭煤點沿煤層傾斜上方20m、左右各10m、下方沿煤層傾斜5m范圍內，孔徑Ф65mm，總孔數90個。

4.1.2 采用高壓水割縫后實施抽放 523S6石門預抽鉆孔按3.5*4m布置，控制巷道輪廓線外垂直上方20m、垂直下方5m、左右兩幫各10m，總孔數77個。鉆孔施工完成后在其中均勻選擇12個鉆孔進行高壓水力割縫增透后再行抽放。

4.2 不同預處理方式揭煤效果試驗過程

4.2.1 單一的瓦斯預抽技術石門揭煤 ①預處理鉆孔施工情況。+600S6平石門于2008年7月1日～8月6日施工抽放鉆孔90個，始抽于2008年8月11日。②瓦斯抽放情況。從始抽至2008年11月18日止，共抽放97天，共抽出瓦斯65124m3，瓦斯抽排率38.3%，經評估符合要求撤抽進行檢驗。③效果檢驗及巷道道掘進。1）5m垂距檢驗。在M8煤層底板5m垂距處施工檢驗孔20個，測得K1m=0.42，Sm=3.6kg，無異?，F象，進至3m垂距。2）3m垂距檢驗。在M8煤層底板3m垂距處施工檢驗孔20個，測得K1m=0.4，Sm=3.8kg，無異常現象，進至 2m 垂距。3）2m 垂距檢驗。在M8煤層底板2m垂距處施工檢驗孔19個，測得K1m=0.16，Sm=3.2kg，無異?，F象，施工金屬骨架孔采取淺掘淺進揭開了M8煤層。

4.2.2 采用高壓水割縫后實施抽放的揭煤 ①預處理鉆孔施工情況。523S6石門于2008年9月12日～10月3日施工抽放鉆孔77個，始抽于2008年10月25日。②瓦斯抽放情況。從始抽至2009年3月24日止，共抽放150天，共抽出瓦斯量65046m3，瓦斯抽排率為45.09%。③效果檢驗及巷道道掘進。1）5m垂距檢驗。在M8煤層底板5m垂距處施工檢驗孔24個，測得K1m=0.3，Sm=3.8kg，無異常現象，進至3m垂距。2）3m垂距檢驗。在M8煤層底板3m垂距處施工檢驗孔24個，測得K1m=0.23，Sm=kg，無異?，F象，進至2m垂距。3）2m垂距檢驗。在M8煤層底板2m垂距處施工檢驗孔20個，測得K1m=0.19，Sm=3.9kg，無異常現象，施工金屬骨架孔采取淺掘淺進揭開了M8煤層。

5 預處理鉆孔布置方式及參數優化效果分析

5.1 預處理鉆布置方式分析 ①600S6石門鉆孔控制巷道傾斜上方20m、左右各10m、下方沿煤層傾斜5m范圍內，孔間距2.9*3.1m，鉆孔控制范圍內不超標，安全揭開了煤層。②523S6石門鉆孔控制巷道垂直上方20m，垂直下方5m，左幫10m，右幫10m，孔間距3.5*4m，鉆孔控制范圍內不超標，安全揭開了煤層，詳見表1。

表1 鉆孔不同孔間距揭煤效果對比表

由表1可以看出：600S6石門預處理范圍比523S6石門預處理范圍小，600S6石門預抽孔間距2.9*3.1m，而523S6石門預抽孔間距為3.5*4m，523S6石門預處理控制范圍大，孔數少，孔間距大，抽放時間較短，反而抽放效果好，抽放率高，兩個石門揭煤檢驗時K1、S皆不超標，表明523S6石門鉆孔布置較600S6石門更為合理，揭煤更為安全。

5.2 不同瓦斯預處理方式效果分析

5.2.1 單一的鉆孔預抽揭煤效果分析 抽放時間充足，抽放效果好，抽放率達到要求，也能順利揭開M8煤層，但鉆孔工程量、揭煤用時太長。從始抽至2008年11月18日止，共抽放97天，平均抽放濃度15%，平均抽放純量為0.35m3/min，共抽出瓦斯65124m3，瓦斯抽排率38.3%。

5.2.2 施工預抽孔后選擇部分水力割縫后進行抽放的揭煤效果分析 ①正常施工時瓦斯排放量。在523S6石門正常施工不增透的鉆孔時，使用一臺2*11kw局扇進行通風，風量180m3/min，回風瓦斯濃度為0.2%。②水力割縫時瓦斯排放量。進行高壓水力割縫增透時，為防止噴孔引起瓦斯超限，使用兩臺2*11kw的局扇進行通風，風量約為330m3/min，回風瓦斯濃度為0.6%，比正常施工時增加0.4%。水力割縫期間瓦斯排放效果非常明顯，該石門施鉆共用29天，考慮測量誤差，計算得排放瓦斯6220.8m3。③預抽情況。2008年10月25日開始抽放，截至2009年3月24日，共抽放150天，平均抽放濃度35%，平均抽放純量為0.65m3/min，抽出瓦斯65046m3，累計瓦斯抽排量67523m3，瓦斯抽排率為45.09%。

5.2.3 對比分析 600S6石門預處理范圍比523S6石門預處理范圍小，600S6石門預抽孔間距2.9*3.1m，而523S6石門預抽孔間距為3.5*4m，523S6石門預處理控制范圍大，孔數少，孔間距大，抽放時間較短，反而抽放效果好，抽放率高。未采取高壓水力割縫增透時，施鉆現場實收平均回風瓦斯濃度為0.2%；進行高壓水力割縫增透時，為防止噴孔引起瓦斯超限，使用兩臺2*11kw的局扇進行通風，風量約為330m3/min，回風瓦斯濃度為0.6%，比正常施工時增加0.4%。未采取高壓水力割縫增透時，平均抽放濃度15%，平均抽放純量為0.35m3/min，而采取高壓水力割縫增透時，抽放平均抽放濃度35%，平均抽放純量為0.65m3/min，比未采取高壓水力割縫增透平均抽放濃度增加了133.3%，平均抽放純量增加了85.7%。

表2 +523S6#石門實施增透技術前后回風瓦斯變化情況

6 結論

西山煤礦石門揭煤預處理鉆孔部分采用高壓水力割縫、按3.5*4m間距布置是較合理的，既減少了預處理鉆孔的工程量，又能提高抽放效果，實現安全、快速揭煤。

[1]王兆豐,楊利平,田坤云.焦作礦區煤層瓦斯合理預抽期的研究[J].煤礦開采，2007(01).

[2]AQ 1027-2006，煤礦瓦斯抽放規范[S].2006.

[3]俞啟香編著.礦井瓦斯防治[M].中國礦業大學出版社,1992.