煤層底板瓦斯抽采技術(shù)優(yōu)化

摘要：鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為消除突出威脅，龍山礦采取底板穿層抽采鉆孔防治煤與瓦斯突出，經(jīng)過實踐，形成了在巷道內(nèi)垂直巷道布置抽采鉆孔的基本方案，減少了鉆孔工程量，減輕了瓦斯管理難度及鉆孔定位難度。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；瓦斯抽采；煤層條帶

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0101-02

龍山煤礦位于河南省安陽縣水冶鎮(zhèn)南約6Km處，南距鶴壁市17Km，井田東起F165斷層，西至F304斷層。南以煤層露頭和老窯開采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長3.68Km，傾斜寬2.65Km，面積5.1388Km?。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力50萬噸/年，2010年核定生產(chǎn)能力45萬噸/年。截止2013年12月底剩余地質(zhì)儲量1991.8萬噸，可采儲量935.15萬噸。礦井開采的煤，煤層平均厚度4～6米，傾角7°～28°；煤塵爆炸指數(shù)最高為9.04%，無爆炸危險性，煤層自燃傾向性為三類，不易自燃。2013年礦井瓦斯等級鑒定為突出礦井，相對瓦斯涌出量27.44m?/t，絕對瓦斯涌出量34.47m?/min。煤層透氣性系數(shù)為0.0520～0.2499m?/Mpa·d，瓦斯壓力為0.67～1.36Mpa。

煤與瓦斯突出是煤礦安全第一殺手，防治煤與瓦斯突出是世界難題，鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為此龍山煤礦采用底板巷預(yù)抽煤層條帶瓦斯是防治煤與瓦斯突出的一大進步，自2006年起至今未發(fā)生過突出事故，實現(xiàn)了礦井的良性生產(chǎn)。但是底板巷施工周期長、投資巨大，一直困擾著龍山煤礦，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，嚴重制約了龍山煤礦的經(jīng)濟效益，因此煤層底板瓦斯抽采技術(shù)方案亟待優(yōu)化，而本方案通過通過對底板巷位置、鉆孔施工順序、鉆場的去留、封孔技術(shù)、增透技術(shù)等全面進行優(yōu)化，從而大幅減少底板巷、鉆孔施工、封孔資金投入，對提高安全性、提高抽采效果、工作面早日回采具有重要意義。

1 底板巷及抽采鉆孔布置優(yōu)化

1.1 原方案

以前我礦底板抽采鉆孔施工為在底板巷每20～25m施工一個鉆場，鉆場規(guī)隔4×4×3.2m，在鉆場施工抽放鉆孔對順槽煤層條帶進行預(yù)抽，基本每條底板巷需施工500m左右，需施工鉆場20～25個，相當于多施工80-100m巷道，在鉆場施工抽放鉆孔好處為可以邊施工巷道邊施工鉆孔，縮短抽采達標周期，但缺點顯而易見：一是增加瓦斯管理難度，鉆場容易發(fā)生瓦斯積聚；二是鉆場內(nèi)地應(yīng)力大，鉆孔密度大，造成鉆孔周圍圍巖破碎，鉆孔被壓癟，造成消突不徹底；三是在鉆場內(nèi)施工必須扇形布置鉆孔，鉆孔定位存在難度，鉆孔施工誤差大。

1.2 改進方案

在底板巷直接施工抽放鉆孔，不再施工鉆場，巷道距煤層10-15m之間，保證巷道符合符合《煤礦防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，底板巷與煤巷平面間距10～16m，保證不出現(xiàn)負度數(shù)鉆孔，優(yōu)點一是每條底板巷不施工鉆場，每條500m左右的巷道可節(jié)約20～25個鉆場，即可以節(jié)約約80～100m巷道，二是降低瓦斯管理難度，減少了鉆場瓦斯檢查點及瓦斯積聚現(xiàn)象，三是垂直巷道布置，提高定位準確性，四是鉆孔分散布置，減少應(yīng)力，五是鉆孔個數(shù)不變的情況下垂直巷道布置比扇形布置能至少節(jié)約三分之一的鉆孔工程量。

2 封孔工藝優(yōu)化

根據(jù)龍山煤礦封孔抽采效果、25051上底抽巷穿層鉆孔實鉆參數(shù)和龍山煤礦封孔管材情況，確定封孔材料選擇河南煤化研究院自主研發(fā)的固特捷，封孔管選用龍山煤礦現(xiàn)有的直徑為40mm的PVC封孔管，注漿管選用自主研發(fā)的專用4分管，注漿泵選用2ZBQS3/3煤礦用氣動雙液注漿泵，封孔工藝為兩端自堵封孔囊袋式封孔法，封孔深度10m，封孔段長度5m，一次封孔結(jié)束。

采用固特捷封孔后有如下效果：

（1）固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?8%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?0.7%；鉆孔連抽40天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?3%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?6.3%。鉆孔連抽60天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?9%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?7%。

（2）采用固特捷封孔工藝封孔時一次封孔便可結(jié)束，可派專人封孔，明確封孔責(zé)任人；采用聚氨酯+膨脹水泥封孔工藝封孔時需兩次封孔，封孔工藝復(fù)雜，封孔責(zé)任不明確。

（3）我礦聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法共消耗聚氨酯3kg（單價30元/kg）合計90元，共消耗速凝膨脹封孔劑18kg（單價8元/kg）合計144元，單孔共計消耗材料費234元；研究院采用固特捷封孔共消耗固特捷4.8kg（單價30元/kg）合計144元，自制囊袋一個（單價20元/個）合計為20元，單孔共計消耗材料費164元。從經(jīng)濟效果上分析可知研究院使用固特捷封孔比聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法在材料使用上具有一定優(yōu)勢。

（4）根據(jù)以上對比分析得出，使用固特捷封孔便于封孔管理，明確了封孔責(zé)任人，杜絕了推諉扯皮現(xiàn)象，且該封孔工藝簡單，減少了封孔步驟，降低了封孔人工費。

3 增透設(shè)計優(yōu)化

龍山煤礦原采取深孔松動爆破技術(shù)增加煤層透氣性，但松動爆破存在裝藥難、出現(xiàn)殘爆、據(jù)爆無法處理等缺點，容易導(dǎo)致后期采掘出現(xiàn)事故，故改為水力沖壓一體化增透措施。單孔水力透孔及水射流壓裂措施增透作用機理就是一方面依靠高壓水射流的射流打擊力，造成煤體的破碎、掉落，逐漸在煤體中形成一個大尺寸的孔洞。與此同時，孔洞周圍的煤體向孔道方向發(fā)生大幅度的徑向位移，造成頂、底板之間的相向位移，引起在孔道影響范圍內(nèi)的地應(yīng)力降低，煤層得到充分卸壓，裂隙增加，使煤層透氣性大幅度增高，促進瓦斯解吸和排放，大幅度地釋放了煤層和圍巖中的彈性潛能和瓦斯的膨脹能，煤的塑性增高和濕度增加。另一方面是濕潤煤體，減小了煤體的脆性，增加了可塑性，降低了煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中，起到了綜合防突的作用。通過這兩方面既消除了突出的動力，又改變了突出煤層的性質(zhì)，起到在采掘作業(yè)時防止煤與瓦斯突出的作用。

為了滿足更好的實現(xiàn)技術(shù)效果，同時優(yōu)化工程量的條件，結(jié)合現(xiàn)場鉆孔施工工藝和條件，采用直徑94mm鉆頭開孔，考慮到所測煤的堅固系數(shù)1.8，第一抽采單元采用先沖后壓的整體思路，布置2個壓裂孔，先對第一抽采單元所有抽采孔進行水力沖孔后。再對Y3-6和Y3-8壓裂孔沖孔后壓裂煤體，沿走向31m為第一抽采單元，礦方抽采孔孔底間距4.4m，每組14個孔，共7組，共計98個孔。現(xiàn)設(shè)計孔底間距6.2m，每組9個孔，共5組，共計45個孔，比正常施工抽采鉆孔方少53個孔。

4 取得效果

4.1 直接效益

（1）每個走向500m底板巷相當于可節(jié)省80～100m巷道，根據(jù)我礦現(xiàn)巖巷掘進成本每米13000元左右，即節(jié)約104～130萬元。

（2）每個走向500m的底板巷，抽采鉆孔大約為60000m左右，更改方案后大約為40000m，每米巖巷鉆孔施工成本為38元，即可節(jié)約76萬元。

（3）每個走向500m的底板巷，鉆孔個數(shù)大約為1500個，通過改進封孔技術(shù)單孔可節(jié)約70元左右，即可節(jié)約10.5萬元。

（4）水利沖孔雖然可節(jié)約一半以上鉆孔，單沖孔時間較長，鉆孔施工周期長，還在考證中，故在以后的抽采中，水利沖孔暫只作為加強抽放效果措施，經(jīng)濟效益還需考證。

4.2 間接效益

（1）減少了工人勞動強度，提高安全性，避免了一個工作面多個隊伍同時施工。

（2）降低了瓦斯管理難度，每個底板巷減少20～25個鉆孔，即減少20～25個瓦斯檢查點和易瓦斯積聚地區(qū)。

（3）巷道施工抽采鉆孔美觀大方，耳目一新，相對于鉆場易擺布，同時地應(yīng)力相對較小，降低鉆孔的管理難度，提高鉆孔的使用周期。

（4）由于鉆孔數(shù)量的減少，同時可以減少鉆機的電量消耗、降低人員配置，減少勞務(wù)支出。

（5）鉆孔數(shù)量的減少可減少鉆孔施工周期，縮短抽采達標時間，為緩解接替提高保障。

作者簡介：代琦（1986—），男，江蘇徐州人，供職于安陽鑫龍煤業(yè)（集團）龍山煤業(yè)有限公司，研究方向：瓦斯地質(zhì)。

摘要：鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為消除突出威脅，龍山礦采取底板穿層抽采鉆孔防治煤與瓦斯突出，經(jīng)過實踐，形成了在巷道內(nèi)垂直巷道布置抽采鉆孔的基本方案，減少了鉆孔工程量，減輕了瓦斯管理難度及鉆孔定位難度。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；瓦斯抽采；煤層條帶

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0101-02

龍山煤礦位于河南省安陽縣水冶鎮(zhèn)南約6Km處，南距鶴壁市17Km，井田東起F165斷層，西至F304斷層。南以煤層露頭和老窯開采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長3.68Km，傾斜寬2.65Km，面積5.1388Km?。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力50萬噸/年，2010年核定生產(chǎn)能力45萬噸/年。截止2013年12月底剩余地質(zhì)儲量1991.8萬噸，可采儲量935.15萬噸。礦井開采的煤，煤層平均厚度4～6米，傾角7°～28°；煤塵爆炸指數(shù)最高為9.04%，無爆炸危險性，煤層自燃傾向性為三類，不易自燃。2013年礦井瓦斯等級鑒定為突出礦井，相對瓦斯涌出量27.44m?/t，絕對瓦斯涌出量34.47m?/min。煤層透氣性系數(shù)為0.0520～0.2499m?/Mpa·d，瓦斯壓力為0.67～1.36Mpa。

煤與瓦斯突出是煤礦安全第一殺手，防治煤與瓦斯突出是世界難題，鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為此龍山煤礦采用底板巷預(yù)抽煤層條帶瓦斯是防治煤與瓦斯突出的一大進步，自2006年起至今未發(fā)生過突出事故，實現(xiàn)了礦井的良性生產(chǎn)。但是底板巷施工周期長、投資巨大，一直困擾著龍山煤礦，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，嚴重制約了龍山煤礦的經(jīng)濟效益，因此煤層底板瓦斯抽采技術(shù)方案亟待優(yōu)化，而本方案通過通過對底板巷位置、鉆孔施工順序、鉆場的去留、封孔技術(shù)、增透技術(shù)等全面進行優(yōu)化，從而大幅減少底板巷、鉆孔施工、封孔資金投入，對提高安全性、提高抽采效果、工作面早日回采具有重要意義。

1 底板巷及抽采鉆孔布置優(yōu)化

1.1 原方案

以前我礦底板抽采鉆孔施工為在底板巷每20～25m施工一個鉆場，鉆場規(guī)隔4×4×3.2m，在鉆場施工抽放鉆孔對順槽煤層條帶進行預(yù)抽，基本每條底板巷需施工500m左右，需施工鉆場20～25個，相當于多施工80-100m巷道，在鉆場施工抽放鉆孔好處為可以邊施工巷道邊施工鉆孔，縮短抽采達標周期，但缺點顯而易見：一是增加瓦斯管理難度，鉆場容易發(fā)生瓦斯積聚；二是鉆場內(nèi)地應(yīng)力大，鉆孔密度大，造成鉆孔周圍圍巖破碎，鉆孔被壓癟，造成消突不徹底；三是在鉆場內(nèi)施工必須扇形布置鉆孔，鉆孔定位存在難度，鉆孔施工誤差大。

1.2 改進方案

在底板巷直接施工抽放鉆孔，不再施工鉆場，巷道距煤層10-15m之間，保證巷道符合符合《煤礦防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，底板巷與煤巷平面間距10～16m，保證不出現(xiàn)負度數(shù)鉆孔，優(yōu)點一是每條底板巷不施工鉆場，每條500m左右的巷道可節(jié)約20～25個鉆場，即可以節(jié)約約80～100m巷道，二是降低瓦斯管理難度，減少了鉆場瓦斯檢查點及瓦斯積聚現(xiàn)象，三是垂直巷道布置，提高定位準確性，四是鉆孔分散布置，減少應(yīng)力，五是鉆孔個數(shù)不變的情況下垂直巷道布置比扇形布置能至少節(jié)約三分之一的鉆孔工程量。

2 封孔工藝優(yōu)化

根據(jù)龍山煤礦封孔抽采效果、25051上底抽巷穿層鉆孔實鉆參數(shù)和龍山煤礦封孔管材情況，確定封孔材料選擇河南煤化研究院自主研發(fā)的固特捷，封孔管選用龍山煤礦現(xiàn)有的直徑為40mm的PVC封孔管，注漿管選用自主研發(fā)的專用4分管，注漿泵選用2ZBQS3/3煤礦用氣動雙液注漿泵，封孔工藝為兩端自堵封孔囊袋式封孔法，封孔深度10m，封孔段長度5m，一次封孔結(jié)束。

采用固特捷封孔后有如下效果：

（1）固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?8%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?0.7%；鉆孔連抽40天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?3%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?6.3%。鉆孔連抽60天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?9%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?7%。

（2）采用固特捷封孔工藝封孔時一次封孔便可結(jié)束，可派專人封孔，明確封孔責(zé)任人；采用聚氨酯+膨脹水泥封孔工藝封孔時需兩次封孔，封孔工藝復(fù)雜，封孔責(zé)任不明確。

（3）我礦聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法共消耗聚氨酯3kg（單價30元/kg）合計90元，共消耗速凝膨脹封孔劑18kg（單價8元/kg）合計144元，單孔共計消耗材料費234元；研究院采用固特捷封孔共消耗固特捷4.8kg（單價30元/kg）合計144元，自制囊袋一個（單價20元/個）合計為20元，單孔共計消耗材料費164元。從經(jīng)濟效果上分析可知研究院使用固特捷封孔比聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法在材料使用上具有一定優(yōu)勢。

（4）根據(jù)以上對比分析得出，使用固特捷封孔便于封孔管理，明確了封孔責(zé)任人，杜絕了推諉扯皮現(xiàn)象，且該封孔工藝簡單，減少了封孔步驟，降低了封孔人工費。

3 增透設(shè)計優(yōu)化

龍山煤礦原采取深孔松動爆破技術(shù)增加煤層透氣性，但松動爆破存在裝藥難、出現(xiàn)殘爆、據(jù)爆無法處理等缺點，容易導(dǎo)致后期采掘出現(xiàn)事故，故改為水力沖壓一體化增透措施。單孔水力透孔及水射流壓裂措施增透作用機理就是一方面依靠高壓水射流的射流打擊力，造成煤體的破碎、掉落，逐漸在煤體中形成一個大尺寸的孔洞。與此同時，孔洞周圍的煤體向孔道方向發(fā)生大幅度的徑向位移，造成頂、底板之間的相向位移，引起在孔道影響范圍內(nèi)的地應(yīng)力降低，煤層得到充分卸壓，裂隙增加，使煤層透氣性大幅度增高，促進瓦斯解吸和排放，大幅度地釋放了煤層和圍巖中的彈性潛能和瓦斯的膨脹能，煤的塑性增高和濕度增加。另一方面是濕潤煤體，減小了煤體的脆性，增加了可塑性，降低了煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中，起到了綜合防突的作用。通過這兩方面既消除了突出的動力，又改變了突出煤層的性質(zhì)，起到在采掘作業(yè)時防止煤與瓦斯突出的作用。

為了滿足更好的實現(xiàn)技術(shù)效果，同時優(yōu)化工程量的條件，結(jié)合現(xiàn)場鉆孔施工工藝和條件，采用直徑94mm鉆頭開孔，考慮到所測煤的堅固系數(shù)1.8，第一抽采單元采用先沖后壓的整體思路，布置2個壓裂孔，先對第一抽采單元所有抽采孔進行水力沖孔后。再對Y3-6和Y3-8壓裂孔沖孔后壓裂煤體，沿走向31m為第一抽采單元，礦方抽采孔孔底間距4.4m，每組14個孔，共7組，共計98個孔。現(xiàn)設(shè)計孔底間距6.2m，每組9個孔，共5組，共計45個孔，比正常施工抽采鉆孔方少53個孔。

4 取得效果

4.1 直接效益

（1）每個走向500m底板巷相當于可節(jié)省80～100m巷道，根據(jù)我礦現(xiàn)巖巷掘進成本每米13000元左右，即節(jié)約104～130萬元。

（2）每個走向500m的底板巷，抽采鉆孔大約為60000m左右，更改方案后大約為40000m，每米巖巷鉆孔施工成本為38元，即可節(jié)約76萬元。

（3）每個走向500m的底板巷，鉆孔個數(shù)大約為1500個，通過改進封孔技術(shù)單孔可節(jié)約70元左右，即可節(jié)約10.5萬元。

（4）水利沖孔雖然可節(jié)約一半以上鉆孔，單沖孔時間較長，鉆孔施工周期長，還在考證中，故在以后的抽采中，水利沖孔暫只作為加強抽放效果措施，經(jīng)濟效益還需考證。

4.2 間接效益

（1）減少了工人勞動強度，提高安全性，避免了一個工作面多個隊伍同時施工。

（2）降低了瓦斯管理難度，每個底板巷減少20～25個鉆孔，即減少20～25個瓦斯檢查點和易瓦斯積聚地區(qū)。

（3）巷道施工抽采鉆孔美觀大方，耳目一新，相對于鉆場易擺布，同時地應(yīng)力相對較小，降低鉆孔的管理難度，提高鉆孔的使用周期。

（4）由于鉆孔數(shù)量的減少，同時可以減少鉆機的電量消耗、降低人員配置，減少勞務(wù)支出。

（5）鉆孔數(shù)量的減少可減少鉆孔施工周期，縮短抽采達標時間，為緩解接替提高保障。

作者簡介：代琦（1986—），男，江蘇徐州人，供職于安陽鑫龍煤業(yè)（集團）龍山煤業(yè)有限公司，研究方向：瓦斯地質(zhì)。

摘要：鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為消除突出威脅，龍山礦采取底板穿層抽采鉆孔防治煤與瓦斯突出，經(jīng)過實踐，形成了在巷道內(nèi)垂直巷道布置抽采鉆孔的基本方案，減少了鉆孔工程量，減輕了瓦斯管理難度及鉆孔定位難度。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；瓦斯抽采；煤層條帶

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）12-0101-02

龍山煤礦位于河南省安陽縣水冶鎮(zhèn)南約6Km處，南距鶴壁市17Km，井田東起F165斷層，西至F304斷層。南以煤層露頭和老窯開采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長3.68Km，傾斜寬2.65Km，面積5.1388Km?。礦井設(shè)計生產(chǎn)能力50萬噸/年，2010年核定生產(chǎn)能力45萬噸/年。截止2013年12月底剩余地質(zhì)儲量1991.8萬噸，可采儲量935.15萬噸。礦井開采的煤，煤層平均厚度4～6米，傾角7°～28°；煤塵爆炸指數(shù)最高為9.04%，無爆炸危險性，煤層自燃傾向性為三類，不易自燃。2013年礦井瓦斯等級鑒定為突出礦井，相對瓦斯涌出量27.44m?/t，絕對瓦斯涌出量34.47m?/min。煤層透氣性系數(shù)為0.0520～0.2499m?/Mpa·d，瓦斯壓力為0.67～1.36Mpa。

煤與瓦斯突出是煤礦安全第一殺手，防治煤與瓦斯突出是世界難題，鑫龍公司下屬龍山礦屬于煤與瓦斯突出礦井，是全國突出危害嚴重的礦井，自建井以來共計突出111次，突出頻率之高實屬罕見。為此龍山煤礦采用底板巷預(yù)抽煤層條帶瓦斯是防治煤與瓦斯突出的一大進步，自2006年起至今未發(fā)生過突出事故，實現(xiàn)了礦井的良性生產(chǎn)。但是底板巷施工周期長、投資巨大，一直困擾著龍山煤礦，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，嚴重制約了龍山煤礦的經(jīng)濟效益，因此煤層底板瓦斯抽采技術(shù)方案亟待優(yōu)化，而本方案通過通過對底板巷位置、鉆孔施工順序、鉆場的去留、封孔技術(shù)、增透技術(shù)等全面進行優(yōu)化，從而大幅減少底板巷、鉆孔施工、封孔資金投入，對提高安全性、提高抽采效果、工作面早日回采具有重要意義。

1 底板巷及抽采鉆孔布置優(yōu)化

1.1 原方案

以前我礦底板抽采鉆孔施工為在底板巷每20～25m施工一個鉆場，鉆場規(guī)隔4×4×3.2m，在鉆場施工抽放鉆孔對順槽煤層條帶進行預(yù)抽，基本每條底板巷需施工500m左右，需施工鉆場20～25個，相當于多施工80-100m巷道，在鉆場施工抽放鉆孔好處為可以邊施工巷道邊施工鉆孔，縮短抽采達標周期，但缺點顯而易見：一是增加瓦斯管理難度，鉆場容易發(fā)生瓦斯積聚；二是鉆場內(nèi)地應(yīng)力大，鉆孔密度大，造成鉆孔周圍圍巖破碎，鉆孔被壓癟，造成消突不徹底；三是在鉆場內(nèi)施工必須扇形布置鉆孔，鉆孔定位存在難度，鉆孔施工誤差大。

1.2 改進方案

在底板巷直接施工抽放鉆孔，不再施工鉆場，巷道距煤層10-15m之間，保證巷道符合符合《煤礦防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，底板巷與煤巷平面間距10～16m，保證不出現(xiàn)負度數(shù)鉆孔，優(yōu)點一是每條底板巷不施工鉆場，每條500m左右的巷道可節(jié)約20～25個鉆場，即可以節(jié)約約80～100m巷道，二是降低瓦斯管理難度，減少了鉆場瓦斯檢查點及瓦斯積聚現(xiàn)象，三是垂直巷道布置，提高定位準確性，四是鉆孔分散布置，減少應(yīng)力，五是鉆孔個數(shù)不變的情況下垂直巷道布置比扇形布置能至少節(jié)約三分之一的鉆孔工程量。

2 封孔工藝優(yōu)化

根據(jù)龍山煤礦封孔抽采效果、25051上底抽巷穿層鉆孔實鉆參數(shù)和龍山煤礦封孔管材情況，確定封孔材料選擇河南煤化研究院自主研發(fā)的固特捷，封孔管選用龍山煤礦現(xiàn)有的直徑為40mm的PVC封孔管，注漿管選用自主研發(fā)的專用4分管，注漿泵選用2ZBQS3/3煤礦用氣動雙液注漿泵，封孔工藝為兩端自堵封孔囊袋式封孔法，封孔深度10m，封孔段長度5m，一次封孔結(jié)束。

采用固特捷封孔后有如下效果：

（1）固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?8%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?0.7%；鉆孔連抽40天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?3%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?6.3%。鉆孔連抽60天后，固特捷封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?9%，聚氨酯+膨脹水泥封孔法平均瓦斯?jié)舛葹?7%。

（2）采用固特捷封孔工藝封孔時一次封孔便可結(jié)束，可派專人封孔，明確封孔責(zé)任人；采用聚氨酯+膨脹水泥封孔工藝封孔時需兩次封孔，封孔工藝復(fù)雜，封孔責(zé)任不明確。

（3）我礦聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法共消耗聚氨酯3kg（單價30元/kg）合計90元，共消耗速凝膨脹封孔劑18kg（單價8元/kg）合計144元，單孔共計消耗材料費234元；研究院采用固特捷封孔共消耗固特捷4.8kg（單價30元/kg）合計144元，自制囊袋一個（單價20元/個）合計為20元，單孔共計消耗材料費164元。從經(jīng)濟效果上分析可知研究院使用固特捷封孔比聚氨酯+速凝膨脹封孔劑封孔方法在材料使用上具有一定優(yōu)勢。

（4）根據(jù)以上對比分析得出，使用固特捷封孔便于封孔管理，明確了封孔責(zé)任人，杜絕了推諉扯皮現(xiàn)象，且該封孔工藝簡單，減少了封孔步驟，降低了封孔人工費。

3 增透設(shè)計優(yōu)化

龍山煤礦原采取深孔松動爆破技術(shù)增加煤層透氣性，但松動爆破存在裝藥難、出現(xiàn)殘爆、據(jù)爆無法處理等缺點，容易導(dǎo)致后期采掘出現(xiàn)事故，故改為水力沖壓一體化增透措施。單孔水力透孔及水射流壓裂措施增透作用機理就是一方面依靠高壓水射流的射流打擊力，造成煤體的破碎、掉落，逐漸在煤體中形成一個大尺寸的孔洞。與此同時，孔洞周圍的煤體向孔道方向發(fā)生大幅度的徑向位移，造成頂、底板之間的相向位移，引起在孔道影響范圍內(nèi)的地應(yīng)力降低，煤層得到充分卸壓，裂隙增加，使煤層透氣性大幅度增高，促進瓦斯解吸和排放，大幅度地釋放了煤層和圍巖中的彈性潛能和瓦斯的膨脹能，煤的塑性增高和濕度增加。另一方面是濕潤煤體，減小了煤體的脆性，增加了可塑性，降低了煤體內(nèi)部的應(yīng)力集中，起到了綜合防突的作用。通過這兩方面既消除了突出的動力，又改變了突出煤層的性質(zhì)，起到在采掘作業(yè)時防止煤與瓦斯突出的作用。

為了滿足更好的實現(xiàn)技術(shù)效果，同時優(yōu)化工程量的條件，結(jié)合現(xiàn)場鉆孔施工工藝和條件，采用直徑94mm鉆頭開孔，考慮到所測煤的堅固系數(shù)1.8，第一抽采單元采用先沖后壓的整體思路，布置2個壓裂孔，先對第一抽采單元所有抽采孔進行水力沖孔后。再對Y3-6和Y3-8壓裂孔沖孔后壓裂煤體，沿走向31m為第一抽采單元，礦方抽采孔孔底間距4.4m，每組14個孔，共7組，共計98個孔。現(xiàn)設(shè)計孔底間距6.2m，每組9個孔，共5組，共計45個孔，比正常施工抽采鉆孔方少53個孔。

4 取得效果

4.1 直接效益

（1）每個走向500m底板巷相當于可節(jié)省80～100m巷道，根據(jù)我礦現(xiàn)巖巷掘進成本每米13000元左右，即節(jié)約104～130萬元。

（2）每個走向500m的底板巷，抽采鉆孔大約為60000m左右，更改方案后大約為40000m，每米巖巷鉆孔施工成本為38元，即可節(jié)約76萬元。

（3）每個走向500m的底板巷，鉆孔個數(shù)大約為1500個，通過改進封孔技術(shù)單孔可節(jié)約70元左右，即可節(jié)約10.5萬元。

（4）水利沖孔雖然可節(jié)約一半以上鉆孔，單沖孔時間較長，鉆孔施工周期長，還在考證中，故在以后的抽采中，水利沖孔暫只作為加強抽放效果措施，經(jīng)濟效益還需考證。

4.2 間接效益

（1）減少了工人勞動強度，提高安全性，避免了一個工作面多個隊伍同時施工。

（2）降低了瓦斯管理難度，每個底板巷減少20～25個鉆孔，即減少20～25個瓦斯檢查點和易瓦斯積聚地區(qū)。

（3）巷道施工抽采鉆孔美觀大方，耳目一新，相對于鉆場易擺布，同時地應(yīng)力相對較小，降低鉆孔的管理難度，提高鉆孔的使用周期。

（4）由于鉆孔數(shù)量的減少，同時可以減少鉆機的電量消耗、降低人員配置，減少勞務(wù)支出。

（5）鉆孔數(shù)量的減少可減少鉆孔施工周期，縮短抽采達標時間，為緩解接替提高保障。

作者簡介：代琦（1986—），男，江蘇徐州人，供職于安陽鑫龍煤業(yè)（集團）龍山煤業(yè)有限公司，研究方向：瓦斯地質(zhì)。