突出礦井底抽巷抽采效果研究

胡紅印

（貴州豫能投資有限公司，貴州 貴陽 550000）

1 礦井概況

貴州某礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為240萬t/a，現(xiàn)開采17號(hào)、20號(hào)礦層，平均厚度4.16m、3.81m，經(jīng)有資質(zhì)部門鑒定均有突出危險(xiǎn)性，測(cè)定的原始瓦斯含量分別為15.37m3/t、13.03m3/t，瓦斯壓力為1.03MPa、0.85MPa。

根據(jù)開采順序，現(xiàn)優(yōu)先開采17號(hào)礦層，17號(hào)礦層的透氣性系數(shù)為 0.016429m2/(MPa2·d)～0.021527m2/(MPa2·d)，鉆孔瓦斯抽采衰減系數(shù)為0.1433d-1～0.7108d-1，礦層屬于可抽采礦層。

2 底板抽放巷布置

11705底板抽采巷設(shè)計(jì)的巷道長(zhǎng)度為560m，位于17號(hào)層底板，法線距離12.5m，間距11705運(yùn)輸順槽內(nèi)側(cè)20m，設(shè)計(jì)巷寬4.5m，巷高2.5m，斷面11.2m2，滿足打鉆、行人、排水需求[1,2]。11705底抽巷掘進(jìn)完畢后，布置5臺(tái)履帶液壓鉆機(jī)，向上覆的17號(hào)礦層布置穿層瓦斯抽采鉆孔，預(yù)抽礦層瓦斯，滿足順槽及回采面瓦斯治理需要[3]。

3 底抽巷瓦斯抽采鉆孔布置

3.1 抽放鉆孔布置

根據(jù)11705底抽巷與11705運(yùn)輸順槽的相對(duì)關(guān)系，設(shè)計(jì)仰角穿層抽采鉆孔，采用水排渣工藝，排渣較為容易，鉆孔施工過程中出現(xiàn)堵孔可能性大幅降低，鉆孔成孔率高。17號(hào)煤有效抽采半徑為3.0m，每組孔按照間距6m設(shè)計(jì)，每組布置8個(gè)孔，鉆孔終孔點(diǎn)6m×6m布置，平均孔深35m，孔徑113mm，鉆孔控制巷道兩幫輪廓線外不小于20m，終孔位置均穿入礦層頂板為0.5m。具體的鉆孔布置如圖1所示。

3.2 水力沖孔快速消突

每組抽采鉆孔施工過程中，選擇一個(gè)孔測(cè)定原始瓦斯含量，根據(jù)含量大小進(jìn)行選擇性水力沖孔。原始瓦斯含量大于10m3/t，則在本組抽采鉆孔施工結(jié)束后，利用高壓沖孔設(shè)備，再次續(xù)進(jìn)孔內(nèi)進(jìn)行沖孔，充分使其卸壓和增加孔內(nèi)抽采面積，提高抽采效果，縮短抽采達(dá)標(biāo)時(shí)間[4]。原始含量小于10m3/t，則在本組抽采鉆孔施工結(jié)束后，每間隔1個(gè)孔進(jìn)行一次沖孔，擴(kuò)大抽采鉆孔的有效影響半徑。

圖1 鉆孔布置示意圖

3.3 封孔工藝改進(jìn)

鉆孔的封孔質(zhì)量好壞直接影響到鉆孔的瓦斯抽放效果。前期鉆孔封孔采用直徑為50mm，長(zhǎng)度15m封孔管，其中封孔長(zhǎng)度為6m，采用兩堵一注方式進(jìn)行，接抽后鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛人p很快，且鉆孔漏氣現(xiàn)象較為嚴(yán)重，無法滿足礦井瓦斯治理需要，同時(shí)通過對(duì)部分鉆孔捅開發(fā)現(xiàn)，孔內(nèi)多處位置出現(xiàn)塌孔，影響鉆孔抽放效果，分析塌孔原因多是由于煤巖交界處軟分層塌陷引起[5]。為了避免鉆孔塌孔以及封孔質(zhì)量差，導(dǎo)致瓦斯抽放效果不理想問題，對(duì)鉆孔的封孔工藝進(jìn)行改進(jìn)，在鉆孔的孔內(nèi)全程下套管，直徑為50mm。

在煤巖交界面以里1m至孔口位置為實(shí)管，礦層段為花管，可以有效的避免由于鉆孔塌陷引起鉆孔抽放效果差的問題；同時(shí)將鉆孔封孔長(zhǎng)度由6m提高至9m，注漿材料由原來的普通水泥漿改成膨脹水泥漿，保證了鉆孔封孔質(zhì)量，避免孔口出現(xiàn)漏氣問題。

4 效果分析

4.1 鉆孔施工情況

在11705底板抽放巷內(nèi)選擇60m抽采單元，對(duì)鉆孔成孔以及抽放情況進(jìn)行分析，每隔6m布置一組鉆孔，一組鉆8個(gè)鉆孔，共9組鉆孔，每組鉆孔總長(zhǎng)度在300m，鉆孔的控制范圍為11705運(yùn)輸順槽輪廓線外側(cè)各20m，采用直徑113mm鉆頭施工，水排渣方式，鉆孔封孔段長(zhǎng)度為9m，注漿漿液采用膨脹水泥。在抽采單元內(nèi)布置的72個(gè)抽采鉆孔，鉆孔的成孔率達(dá)到95%以上，鉆孔有效抽采時(shí)間得到大幅度提高。

4.2 鉆孔抽放濃度

采用在抽放鉆孔內(nèi)下放套管以及增加封孔距離，封孔注漿漿液采用膨脹水泥方式，隨機(jī)選擇60m抽放單元內(nèi)的抽放鉆孔抽放量分析，從鉆孔施工完畢到接抽50d時(shí)間內(nèi)鉆孔的瓦斯抽放濃度以及流量來分析，鉆孔的瓦斯抽放濃度保持在55%以上，鉆孔抽采流量在0.108m3/min，每日鉆孔抽采的瓦斯純量可以達(dá)到85.54m3。抽采鉆孔在前20d時(shí)間內(nèi)抽采量以及抽采濃度變化不大，超過20d之后，鉆孔的抽采濃度及抽采量有所降低，鉆孔接抽到50d時(shí)，鉆孔內(nèi)瓦斯抽放濃度在30%，抽放量在0.074m3/min。雖然濃度及抽采量有所降低，但是相對(duì)于常規(guī)的鉆孔接抽方式，鉆孔的抽采效率提升至少50%。

在11705運(yùn)輸巷掘進(jìn)期間，掘進(jìn)工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺３衷?.42%以下，掘進(jìn)工作面前方測(cè)定的各項(xiàng)突出指標(biāo)均未出現(xiàn)超標(biāo)，且掘進(jìn)鉆孔施工期間未出現(xiàn)噴孔，卡孔以及頂鉆等瓦斯動(dòng)力顯現(xiàn)，采用底抽巷瓦斯抽放方式，并配合優(yōu)化后的鉆孔封孔方式，對(duì)17號(hào)層瓦斯治理取得較好的應(yīng)用效果。

5 總結(jié)

貴州某礦開采的17號(hào)礦層為突出礦層，礦層構(gòu)造復(fù)雜，起伏較大，瓦斯壓力構(gòu)造處倍增，在距離17號(hào)礦層底板法線距離12.5m位置處布置底板瓦斯抽放巷，并施工上行穿層瓦斯抽采鉆孔對(duì)17號(hào)礦層瓦斯進(jìn)行治理，優(yōu)化封孔工藝，與原采用的順層鉆孔瓦斯治理相比，鉆孔抽采量及抽采濃度均得到明顯提升，在瓦斯治理空間上和時(shí)間上取得較好的應(yīng)用效果，確保了11705運(yùn)輸順槽安全掘進(jìn)。