穿層鉆孔“鉆、爆、注、抽”一體化防突技術(shù)研究與應(yīng)用

王振興 靳亞兵

（平煤股份勘探工程處 ，河南 平頂山 467000）

目前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)低速發(fā)展成新常態(tài)，隨著煤炭行業(yè)的嚴(yán)峻形勢變化，煤炭市場受到嚴(yán)重沖擊，量價齊跌，集團(tuán)和我礦面臨著近幾年來最困難經(jīng)濟(jì)形勢，面對困難，集團(tuán)與我礦已把工作重心轉(zhuǎn)移到控成本、提煤質(zhì)、保收入上來，以增強(qiáng)企業(yè)盈利能力。這樣的背景下，八礦應(yīng)該根據(jù)自己實際情況，順應(yīng)歷史發(fā)展的潮流，在安全、高效、節(jié)能、綠色開采的同時，為中國節(jié)能減排貢獻(xiàn)力量。

一、穿層深孔松動爆破研究現(xiàn)狀

深孔松動爆破是指一種爆破能量使用率高，爆破對象發(fā)展為裂隙發(fā)育體，不出現(xiàn)拋擲的技術(shù)。一般用于煤巷或半煤巖巷掘進(jìn)工作面，及部分復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件，一般孔徑40～94mm，孔深大于8m。目前諸多專家學(xué)者對該技術(shù)進(jìn)行了大量研究，獲得了可貴的成果。國外主要將深孔爆破技術(shù)應(yīng)用于防治沖擊地皮等，而在國內(nèi)廣泛用于井下煤巖巷快速掘進(jìn)、防治煤與瓦斯突出及沖擊地壓等。

二、煤體靜壓注水國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

基于我國采礦技術(shù)的快速發(fā)展，煤層注水技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用更加廣泛，主要集中在降塵、防治瓦斯突出、預(yù)防沖擊地壓、堅硬煤層弱化等方面。徐州礦務(wù)局各礦應(yīng)用煤層注水技術(shù)進(jìn)行降塵，生產(chǎn)工作面粉塵量有了大幅度的下降，為防止煤塵爆炸，改善工作環(huán)境，保證職工安全和健康提供了有力保障；錢家營礦以煤層注水為工作面綜合防塵措施，提出以煤層注水為工作面綜合防塵的主要手段，采取先進(jìn)的打鉆、封孔、注水等方法，提高煤層注水效果，從而有效的降低工作面煤塵濃度，改善工作面作業(yè)環(huán)境；劉新河，劉波在申家莊煤礦輕型放頂煤工作面對煤層進(jìn)行了注水實踐，并通過對封孔技術(shù)以及注水量和降塵效果關(guān)系的研究，給出了封孔長度、鉆孔間距、單孔注水量等主要注水工藝參數(shù)，為煤層注水降塵技術(shù)提供了科學(xué)的參考依據(jù)；吳國友，劉奎等針對淮南礦區(qū)謝橋煤礦 1151(3)綜放面煤層松軟、滲透性低、濕潤性差的特殊條件，通過對注水孔布置方式及參數(shù)、注水孔封孔工藝等方面采取一定的技術(shù)措施，取得了良好的注水降塵效果；秦來昌等在永煤集團(tuán)鑫龍煤業(yè)大眾公司開采山西二 1 煤層，對“三軟”煤層實施淺孔注水消突、防塵、防治瓦斯超限，取得很好的效果；何敏等針對河南龍王莊煤礦二 1 煤層1202 工作面破煤期間粉塵多、瓦斯涌出量大等問題，采取煤層注水方案，采煤工作面煤壁注水?dāng)D排瓦斯、降煤塵效果非常明顯；陳金玉通過煤層注水潤濕性能研究，優(yōu)選出了適合煤層注水用的表面活性劑，針對唐口礦井煤層埋藏深溫度高的特點和現(xiàn)場實際情況，全面研究了煤層注水工藝，確定了最佳工藝參數(shù)，并對實際注水防塵效果進(jìn)行了測試和分析，取得了較好的潤濕煤體和防塵效果。

通過本項目的實施，緩解采掘接替緊張、消除區(qū)域瓦斯治理工程滯后、縮短區(qū)域瓦斯治理周期，提高瓦斯的抽采能力，實現(xiàn)突出煤層綜合機(jī)械化安全高效掘進(jìn)，提高煤巷掘進(jìn)速度。將戊9.10-14160工作面穿層鉆孔“鉆、爆、注、抽”一體化防突技術(shù)成功經(jīng)驗實用于其它地點，最終實現(xiàn)八礦實現(xiàn)“三綜一備”生產(chǎn)格局，年產(chǎn)400萬噸的目標(biāo)，為建設(shè)安全高效富裕美麗八礦作出積極貢獻(xiàn)。

三、技術(shù)關(guān)鍵

1.收集需要施工本煤層瓦斯抽放鉆孔的工作面巷道布置、煤層情況及地質(zhì)資料等。

2.研究各種鉆機(jī)參數(shù)性能，分析適合我礦施工的鉆機(jī)類型；目前，在丁6-32050機(jī)巷使用ZDY4500LXY煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)施工本煤層鉆孔。

3.現(xiàn)場盯崗并收集鉆孔施工資料，包括移鉆、穩(wěn)鉆、打鉆過程、退鉆過程，并與以前鉆孔施工情況作比較，不斷優(yōu)化鉆孔施工功效。

四、項目研究主要內(nèi)容：

本文通過理論分析、現(xiàn)場工程試驗相結(jié)合的方法對“穿層鉆孔“鉆、爆、注、抽”一體化防突技術(shù)研究與應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，其主要內(nèi)容包括以下幾個方面：

1.研究分析深孔松動爆破技術(shù)作用機(jī)理。

2.對煤體注水的基本理論進(jìn)行研究,分析煤體注水對煤體的作用原理,為下一步工作的開展提供理論指導(dǎo)。

3.研究了煤層傾角對沿頂掘煤巷突出危險性的影響；

4.研究了“高位巷+下行孔”水力耦合爆破技術(shù)；

5.爆破后煤體注水技術(shù)及效果研究；

總結(jié)：隨著淺埋煤炭產(chǎn)量驟減及采掘力度增強(qiáng)，現(xiàn)階段全國多地的礦井將面臨深部開采問題，甚至不少礦井開采深度為（700～1000）m，伴隨地應(yīng)力不斷増大、瓦斯含量升高、滲透率降低等諸多問題，導(dǎo)致深部煤層中的瓦斯很難抽采，則潛在煤與瓦斯突出災(zāi)害風(fēng)險性很高，極大影響煤炭企業(yè)安全生產(chǎn)進(jìn)度。我國約70%的國有重點煤礦均為高瓦斯礦井，且大部分煤層為低透氣性煤層，這一特點導(dǎo)致傳統(tǒng)直接預(yù)抽瓦斯方法開展瓦斯安全治理難度很大。瓦斯強(qiáng)化抽采是治理礦井瓦斯災(zāi)害的關(guān)鍵手段。對于單一低滲透突出煤層，若無法開采保護(hù)層，則須卸壓增透，提髙其滲透性，再結(jié)合達(dá)標(biāo)的抽采系統(tǒng)，使之滿足采掘的需要。

目前，我國高瓦斯低滲透煤層增透主要采用水力化措施（水力沖孔、水力割縫及水力壓裂等）、鉆孔/割縫技術(shù)和深孔爆破技術(shù)（松動爆破、定向致裂爆破與預(yù)裂爆破）。隨著深孔爆破技術(shù)、煤體靜壓注水技術(shù)在煤礦應(yīng)用中的快速發(fā)展及不斷完善，為煤與瓦斯共采等提供。

穿層鉆孔“鉆、爆、注、抽”一體化防突技術(shù)研究的實施，給企業(yè)帶來良好的社會效益，實現(xiàn)了煤礦企業(yè)“不采突出面，不掘突出頭”的目標(biāo)。解決了突出煤層瓦斯治理效果不理想的問題，徹底消除消除了工作面的突出危險，有效的保護(hù)了職工的生命和財產(chǎn)安全；提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了八礦突出煤層掘進(jìn)工作面的突破。給企業(yè)帶來良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

研究成果價值顯著，其科學(xué)與工程研究意義十分重大。具有廣闊的前景和重大推廣價值，適于向其他煤礦企業(yè)推廣。