高抽巷爆破振動對順層鉆孔抽采效果的影響分析

張宏超　冷　超

(潞安集團余吾煤業有限公司)

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高抽巷爆破振動對順層鉆孔抽采效果的影響分析

張宏超冷超

(潞安集團余吾煤業有限公司)

摘要瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災害的根本措施，也是開發煤層氣資源的重要手段，其中，順層鉆孔是煤礦抽采瓦斯的重要布孔方式。研究表明，高抽巷掘進期間爆破振動有助于增加煤體暴露面積，使煤層應力得到有效釋放，提高煤層孔隙裂隙率，使原生裂隙進一步擴張、貫通，并產生新的裂隙，提高煤層透氣性，加速吸附瓦斯解吸，擴大瓦斯抽采能力，提高瓦斯抽采率，縮短抽采達標時間。

關鍵詞高瓦斯礦井高抽巷爆破順層鉆孔

1　工作面概況

山西潞安集團余吾煤業礦井生產能力6Mt/a，主采3#煤層，煤層平均厚度5.99m，采用綜放開采，煤層瓦斯含量8.51m3/t。本次試驗在S2107工作面，工作面沿底板掘進，煤厚5.78m，煤層瓦斯含量為9.484 6m3/t，為高瓦斯工作面，無煤與瓦斯突出危險性[1]。采用走向長壁、后退式大采高低位放頂煤，一次采全高全部垮落式綜合機械化采煤法，U型通風系統，布置有頂板高抽巷。

S2107低位高抽巷采用炮掘作業，從S2107高抽巷1 197m處開口，與S2107高抽巷夾角20°，沿-10°下山掘進30m后，與S2107高抽巷夾角0°，沿-9°下山掘進至90m處時巷道底板距3#煤層頂板15m，然后水平掘進至75m，按-12°下山掘進至214m時，巷道底板距3#煤層頂板5m。

2014年6月6日，S2107低位高抽巷開始施工，至2014年8月2日已施工200m，兩排炮孔(排距1.2m)裝藥量51.2kg,分兩次放炮[2]。

2　振動影響分析

S2107回風順槽共538個平行鉆孔，其中切眼向外300m處施工166個鉆孔，為本文的重點分析區域，鉆孔間距1.25m[3]，孔口負壓9～12kPa。

2.1瓦斯抽采量分析

圖1為放炮前后回順抽采鉆孔抽采量的逐日變化情況[3]。

圖1　S2107回順抽采量逐日變化(2014年)

(1)6月6日施工低位高抽巷前，S2107回風順槽的瓦斯抽采量無變化，施工后瓦斯抽采量增長了1.6m3/min。分析原因是在放炮震動的作用下，煤層裂隙增多所致[2]。

(2)7月1日瓦斯抽采量突然增高，比前一階段瓦斯抽采量升高了6.25m3/min，主要原因是S2107回風順槽平行孔在6月20日施工并網帶抽，鉆孔并網帶抽數量增多，由495個增至538個鉆孔。

(3)S2107回風順槽切眼向外300m區域的原始瓦斯含量為9.91m3/t，實測瓦斯含量為7.135 9m3/t，降低了2.774 1m3/t；鄰近區域的原始瓦斯含量為9.66m3/t，實測瓦斯含量為6.664 4m3/t，降低了2.995 6m3/t。兩區域瓦斯含量下降值基本相同[4]。

(4)N1102工作面在受高抽巷放炮震動后，瓦斯抽采量由原來11m3/min提高到13m3/min，S2107與其結果相似[2]。

圖2　低位高抽巷施工前后分析區域鉆孔瓦斯濃度□—施工前濃度/%；■—施工后濃度/%；◆—負壓/kPa

2.2瓦斯抽采濃度分析

通過圖2分析，低位高抽巷施工前后，順層鉆孔的瓦斯濃度變化規律為：

(1)施工后，單孔瓦斯濃度平均由37%增大至50%。主要原因是放炮后S2107回風順槽的煤體應力重新分布，封孔段的煤體重新壓實，導致其漏氣減小，抽采濃度升高[2]。

(2)濃度在80%以上的有26個鉆孔，占總孔的15.7%，無濃度鉆孔達80%。

(3)切眼300m外瓦斯濃度均在35%以上，受放炮震動影響不大。

(4)受放炮震動的區域，在炮掘推進后鉆孔濃度基本保持不變。

3　結　論

(1)地面壓裂井為S2107回風順槽瓦斯抽采效果好的主要因素，其低位高抽巷放炮對煤層裂隙發育起到了催化作用，一定程度上提升了抽采效果，但不是主要因素。

(2)S2107回風順槽在低位高抽巷施工前后，瓦斯抽采量增大了近6.25m3/min，主要原因是在高抽巷的掘進過程中，各個鉆孔不斷并網，并網后其鉆孔的流場慢慢形成，促使其抽采量慢慢上升。

(3)在相同抽采負壓下，受震動作用，瓦斯濃度增高，平均比未放炮前高出13%，主要原因是放炮后S2107回順的煤體應力重新分布，封孔段的煤體重新壓實，導致其漏氣減小，抽采濃度升高。

(4)S2107低位高抽巷也是本煤層的保護層，在應力作用下，煤層會向該巷道鼓起，煤層內裂隙增多，且由于分析區域存在兩條壓力釋放帶，此處巷道的瓦斯釋放作用也較為明顯。

(5)放炮震動對煤層水平影響區域約為100m。

(6)高抽巷爆破震動提高了順層鉆孔在低透氣性松軟煤層抽采效果，解決了順層鉆孔預抽區段煤層抽采純流低的問題；使空間煤體地應力釋放、煤體透氣性增加，提高了瓦斯抽采的濃度和流量，大幅度減少了抽采達標時間。

參考文獻

[1]袁亮.松軟低透煤層群瓦斯抽采理論與技術[M].北京：煤炭工業出版社，2004.

[2]馬小濤.高瓦斯低透氣性煤層深孔爆破增透技術[J].煤礦開采，2010(2)：92-94.

[3]陳國新.煤礦瓦斯抽放技術與分析[J].煤礦安全，1995(5)：41-45.

[4]俞啟香，王凱，楊勝強.中國采煤工作面瓦斯涌出規律及其控制研究[J].中國礦業大學學報，2000，29(1)：9-14.

(收稿日期2016-04-26)

張宏超(1988—)，男，助理工程師，046100 山西省長治市屯留縣。