園子溝礦井礦層氣體抽采效果影響因素分析與對策

司 文，張慧君

（陜西麟北煤業開發有限責任公司，陜西 寶雞 721505）

抽采可以有效降低礦層中氣體含量，減少工作面回采期間氣體涌出量，是消除重大事故的治本之策[1]，同時抽采可以集中利用，提升企業效益，減少環境污染。本研究區礦層抽采受到地質構造、鉆孔布置方式、礦層透氣性等諸多因素影響，抽采效果存在較大差異。如何根據礦井實際情況，因地制宜采取措施，提高抽采率，是礦井防治工作中亟待解決的問題[2，3]。

1 礦井概況

園子溝礦區為新建礦井，位于陜西省寶雞市麟游縣西北部，礦井井田東西長12.2公里～20.4公里，面積237.2平方公里。礦井設計生產能力8.0Mt/a，井田平均厚度11m，走向NE，傾向NW，傾角小于5°，區內地層總體向北西傾，在此基礎上發育有較多的隆起和凹陷，區內斷層落差大多在25m以下，總體構造復雜程度為中等偏簡單類型。根據實測結果預測首采工作面1012001工作面相對氣體涌出量為17.45m3/min，絕對氣體涌出量為70.05m3/min。該工作面采用綜采放頂煤工藝，傾向長度200m，東西走向2618m，可采長度1470m，礦層傾角1°～10°，沿工作面東西走向總體呈“W”型波浪起伏狀。

2 園子溝礦井礦層氣體抽采效果影響因素

2.1 地質因素

1012001工作面受中部區域振幅約35m左右的B3背斜構造以及東部區域振幅約20m左右的X2向斜構造影響，礦層沿東西走向方向起伏變化較為明顯，尤其中部區域背斜兩翼傾角較大，傾角10°左右。根據現場本開采區抽采鉆孔濃度觀測，工作面中部1250m～1650m處抽采鉆孔濃度較高，該區域鉆孔受到B3背斜構造影響，為應力集中區域，造成氣體積聚，因此抽采鉆孔氣體含量濃度較高。

2.2 鉆孔布置方式

園子溝礦井賦存規律基礎數據不足，抽采技術及工藝未能成熟，抽采主要通過工程類比法及前期地勘資料進行設計，極限抽采半徑、巷道圍巖松動圈等沒有研究結論。本層鉆孔施工過程中造成部分鉆孔不是全煤鉆孔，抽采濃度過低，或者鉆孔角度俯角過大，鉆孔內積水，抽采效率低。工作面本層鉆孔非全煤鉆孔氣體抽采最大濃度為8%，全煤鉆孔氣體抽采濃度為10%～75%，角度呈俯角的有335個鉆孔，鉆孔中積水的有35個，積水率為10.4%，積水鉆孔俯角角度為3以上。鉆孔巖性及角度對抽采效果具有較大影響。

2.3 抽采管路系統積水影響

由于層間裂隙水的影響，本層鉆孔角度呈俯角的積水較多，后期抽采管路管理不善放水不及時，或者抽采管路懸掛不平直，放水器位置設計不合理，造成抽采管路支管和主管路積水，抽采管路阻力增加，抽采量降低，影響抽采效果。

2.4 礦層透氣性

井田內2層裂隙較為發育，但礦層含有1層～2層夾矸，一般厚度0.1m～0.6m，巖性均以泥巖或粉砂巖為主。夾矸巖層對氣體流動起到一定的阻隔作用，使夾矸一側氣體抽采量減小，抽采效率降低。

3 提高礦井抽采效果的方法

3.1 根據礦井賦存規律優化抽采鉆孔布置

在地勘時期地質資料基礎上，加強掘進期間揭露地質資料的收集分析整理工作，做好工作面統計分析工作，掌握礦井內氣體賦存規律，同時開展抽采半徑研究工作，依據氣體涌出的不同特性，設計不同的抽采鉆孔參數，為了進一步提高抽采效率可以使用本層交叉鉆孔布置方式，對于有夾矸區域，可改變鉆孔傾角，使鉆孔貫穿夾矸兩側，消除氣體層間阻隔。抽采鉆孔采用平行或仰角設計，避免成孔后鉆孔內積水，降低抽采效果。

3.2 水壓致裂增透

對于抽采濃度較低的鉆孔，采用水壓致裂增透技術，即向鉆孔中注水并不斷增加壓力，利用水體壓力使礦體壓裂，在礦體中形成新的通道，增加礦層透氣性系數，提高抽采量，縮短抽采達標時間?，F場對“2-3-156”、“2-3-164”、“1-18”三個鉆孔采取水壓致裂增透措施后，抽采濃度均有明顯增加。

表1 水壓致裂前后抽采濃度變化

3.3 人工放水與自動放水相結合

1012001工作面前期僅采用人工放水的方式進行抽采管路排水，由于本層鉆孔水量較大，加之放水人員不足，造成抽采系統積水嚴重，大大降低了抽采效率。

為避免抽采系統積水影響瓦斯抽采效率，在原有放水器的基礎上增設自動負壓放水器，人工放水器起到存水沉淀的作用，沉淀后的清水經連接管路進入自動負壓放水器排出，由于人工放水器的沉淀作用避免了自動負壓放水器進氣閥和放水閥的堵塞，大大提高了抽采管路放水效率。

圖1 人工放水器連孔示意圖

4 結論

（1）地質因素、鉆孔布置方式、抽采管路漏氣、積水、透氣性等因素均對園子溝礦井抽采效果具有不同程度的影響。

（2）為避免本礦層鉆孔積水，鉆孔應呈平行或仰角施工，呈俯角施工時，角度不能大于3。

（3）通過實踐，采用水壓致裂，提高透氣性，減少抽采管路漏氣、積水、改進鉆孔封孔工藝等綜合措施，可以提高其抽采率。