道清煤礦東二石門采區打鉆治理瓦斯

井東偉 曹承斌(通化礦業(集團)有限責任公司道清煤礦，吉林 白山 134309)

道清煤礦東二石門采區打鉆治理瓦斯

井東偉 曹承斌(通化礦業(集團)有限責任公司道清煤礦，吉林 白山 134309)

空煤炭是我國的主要能源之一,在煤炭開采過程中,瓦斯爆炸、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、礦井火災、透水、頂板冒落等多種災害事故時有發生。其中尤以瓦斯事故的危害性最大、造成后果難以想象,為實現安全生產,認真吸取事故教訓,深化煤礦瓦斯整治,要真正做到“先抽后采、監測監控、以風定產”和“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”，堅決遏制瓦斯事故的發生，保證安全生產目的。

瓦斯;抽放;鉆孔

1 概況

通化礦業(集團)道清煤礦井田位于吉林省白山市渾江煤田道清勘探區，本部區含煤六層，其中四號煤層為可采層。四號層煤最大厚21．81m，最小厚度0．6m，平均厚度8．15m。煤層頂底板主要為砂頁巖，煤層傾角大部分25°～45°，煤層屬于急傾斜煤層。采煤方法采用小階段后退式水力采煤。礦井通風方式為兩翼對角式，通風方法為機械抽出式，主井、副井為入風井，西風井、箕斗井為回風，礦井總入風量5830m3/min，礦井瓦斯等級測定瓦斯相對量10．72m3/t，絕對量10．79m3/min。

2 抽放系統概況

道清煤礦現生產采區為-400/-600東二石門采區、+160/-200復采區：①地面永久抽放系統設在西風井，兩臺同能力2BEP50-02B3GO水環式真空泵，一臺使用一臺備用，功率為250kW，流量190m3/min。②復采區-55抽放泵站內安設2臺CBF310-2BV3水環式真空泵。電機功率90kW，額定流量60m3/min。一臺使用一臺備用。③東二石門采區兩套抽放系統進行瓦斯抽放。其中一套在-200一石門，泵站內安設2臺CBF380-2BG3水環式真空泵。電機功率200kW，額定流量150 m3/min。一臺使用一臺備用；另一套在-200東巷。泵站安設2 臺CBF310-2BV3水環式真空泵。電機功率90kW，額定流量60 m3/min。一臺使用一臺備用。

3 采區鉆孔布置依據

經煤科院測定-400/-600煤層瓦斯壓力0．11～0．36MPa之間、瓦斯含量在1．63～3．85 m3/t之間、煤層的透氣性系數在0．366～2．543 m2/MPa2·d之間、煤層的鉆孔自然瓦斯流量衰減系數介于0．0487～0．0717d-1之間、煤的破壞類型為Ⅱ～Ⅲ類、煤的瓦斯放散初速度指標ΔP介于5．41～15．28之間預案、煤的堅固性系數f值介于0．18～0．75之間。

東二石采區石門揭煤前利用鉆孔在-505底板巷向煤層施工了4組穿層鉆孔，測定二石門采區抽放半徑4m，為施工抽放鉆孔提供了可靠的依據。

4 鉆孔布置及瓦斯抽放

（1）鉆孔布置 ①-400東巷鉆場施工8個底板穿層抽放孔，鉆孔終孔間距7米，對預排層煤層瓦斯進行抽放。②每個分層在掘進至煤層時，在掘進巷道的底板側施工抽放鉆孔，與巷道呈45°夾角，孔深10米，鉆孔平行于煤層傾角。在底板側鉆場中向工作面前方施工抽放鉆孔，提前抽放煤層瓦斯。如鉆場開在煤層較厚的地方除向工作面前方施工抽放鉆孔外，同時向底板方向施工鉆孔，鉆孔呈扇形布置，鉆孔傾角分別為10°、20°、25°。鉆孔要始終與工作面保持5米的超前距。鉆孔施工完后要立即與抽放管路連接進行預抽。③使用ZQSJ-140/4．3型氣動鉆機施工，在掘進工作面布置1排3個超前卸壓鉆孔，孔徑為Ф73mm，孔深10米。布置在巷道底上1．5米，其中1#沿工作面的掘進方向布置在巷道頂板側；2#、3#布置在巷道中間及底板側幫，孔的間距為0．6米，終孔位置控制在巷道輪廓線外的2米處。鉆孔傾角與巷道的施工坡度呈10°夾角，鉆孔傾角平行于巷道的施工坡度。該超前鉆孔要超前掘進工作面5米。同時巷道底板側打釋放孔，因沿頂板掘進，所以頂板側不布置鉆孔。底板側鉆孔在巷道底上1米處向上布置2個，鉆孔間距0．5米。傾角45°，孔深10米，鉆孔排距0．8米。

在道清煤礦東二石門區-500軌道下延實施5個穿層鉆孔，其中3號孔為水力壓裂鉆孔，2號孔、4號孔為水力壓裂觀測孔，通過2號、4號水力壓裂觀測孔與1號、5號普通預抽孔的對比數據來判斷，水力壓裂后，透氣性增加，抽放濃度明顯增大，通過數據對比，其中2號、4號水力壓力范圍內預抽孔，最高抽放濃度為37．5%，1號、5號水力壓裂范圍外預抽孔，抽放濃度最高為19%，抽采效果提升明顯。一般的鉆孔瓦斯抽放時，衰減速度快，在抽采6天后濃度、迅速下降，而水力壓裂孔在對比觀測的12天內均保持較高水平，且水力壓裂孔多次出現瓦斯濃度回升，通過數據分析根據抽放范圍內抽放量的計算1號、5號非壓裂區域內2個預抽孔抽放半徑內抽采率為13．2%， 2號、4號壓裂區域內兩個預抽鉆孔抽放半徑內抽采率為27%，由此判定實施的水力壓裂鉆孔提升了2倍的抽放時間。

（2）瓦斯抽放 道清煤礦為加大瓦斯治理力度，提高瓦斯抽放能力，在二石門區未開采前將原2臺CBF310-2BV3型水環式真空泵。電機功率90kW，額定流量60m3/min更換為CBF380-2BG3型水環式真空泵。電機功率200kW，額定流量150m3/min大功率抽放泵。提高了瓦斯抽放效果。

東二石門區采用￠219PE管為主管，￠159PE管、￠108PE管為支管延至工作面與施工的鉆孔對接，抽放二石門區煤層瓦斯。

5 二石門區瓦斯治理效果

道清煤礦原始-400/-600煤層瓦斯壓力0．11～0．36MPa之間、瓦斯含量在1．63～3．85m3/t之間，治理后煤層瓦斯壓力0．1～0．22MPa，瓦斯含量在1．5～2．5 m3/t之間；掘進期間及回采最大瓦斯涌出量0．4m3/min，實現了瓦斯“零超限”目標；二石門區在掘進前煤層瓦斯抽放、卸壓后，不僅降低了掘進期間瓦斯涌出量、減小了巷道的壓力，并且提高了掘進的單進速度和施工質量，保證回采的穩定接續工作，同時快掘、快采也減少了煤體與氧氣的接觸，順槽回采結束能及時封閉采空區，避免了瓦斯治理工作與防滅火工作互相矛盾，真正確保了東二石門區的安全生產工作。