赵庄矿穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的应用研究

韩德虎

（晋煤集团 通风处，山西 晋城 048000）

目前瓦斯问题是制约赵庄矿发展的最大难题，也是影响赵庄矿建设安全高产高效矿井的瓶颈。瓦斯治理受到以下制约：①煤体透气性较差。根据煤层瓦斯参数测定，百米钻孔瓦斯流量0.000 5～0.003 9 m3/(min·hm)，属难抽放煤层，且钻孔瓦斯流量衰减系数为0.14～0.39 d-1，短时间内很难将煤体瓦斯含量降到8 m3/t以下。②煤层松软导致抽采钻孔塌孔严重，有效抽采进尺受到影响，区域递进式抽采受到制约。③地质构造复杂，煤体中小型断层多、软煤、夹矸非常发育，且部分区域存在复合性煤层，抽采钻孔布置难度增大。④由于抽采效果差，瓦斯治理的难度增大，巷道掘进进尺受到影响，矿井的抽掘采衔接受到影响。

针对以上问题，赵庄矿积极进行探索尝试，在一盘区实施了底抽巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯进行瓦斯治理，为矿井安全生产提供可靠保障。

1 穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

煤巷条带主要是指煤巷掘进工作面待掘巷道及其两侧一定范围内的煤体。穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯是区域防突措施的一种，主要利用顶（底）板岩巷向待掘目标煤层巷道实施穿层钻孔进行瓦斯抽采[1-2]。

赵庄矿在一盘区1307采面底板施工了一条岩巷，利用该底板岩巷向3号煤层13071、13074两条顺槽煤巷待掘区域实施钻孔进行瓦斯抽采，以掩护两条煤巷的顺利快速掘进。

2 底抽巷层位布置

1307底抽巷层位控制在距3号煤层20.5 m左右，二者之间夹有一层平均厚度2.42 m的K6含水灰岩。底抽巷在此层位打钻时，不仅施工困难、钻头消耗量大，而且封孔工艺操作复杂，容易造成封孔不严导致钻孔漏气，影响穿层钻孔的抽采效果。所以底抽巷在掘进到距切眼170 m位置时，开始对层位进行调整，在距切眼50 m时将层位调整为距3号煤层7 m左右，以K6灰岩为底板掘进。1307底抽巷钻孔已全部施工完毕，共施工钻孔5 352个，总进尺262 885 m。1307底抽巷钻孔已全部施工完毕，共施工钻孔5 558个，总进尺272 366 m，其中包括切眼钻孔475个，进尺21 119 m。

3 抽采工艺

1）钻孔布置[3-4]：1307底抽巷第一至四单元为60 m的抽采单元，一单元钻孔按照5 m×5 m布置，每组设计10个钻孔，由于钻孔布置过密，打钻过程中串孔严重，从第二单元开始调整，二单元每组布置6个钻孔，三、四单元每组布置5个钻孔。从第五单元开始，又将单元长度调整为120 m，每组布置5个钻孔，见图1。

3）封孔工艺：根据现场实际条件，选择不同的封孔工艺，确保封孔质量和抽采效果。①1307底抽巷初期采用“二次注浆”封孔工艺，由于受到K6含水灰岩的影响，封孔效果不理想，从7单元开始，改用“两堵一注”封孔，封孔效果优于“二次注浆”，各单元浓度基本保持在30%～50%之间，其中7、8单元左右帮浓度一直保持在70%左右，抽放效果非常理想。②1307底抽巷末端层位调整后，距3号煤层位7 m左右，不受K6含水灰岩的影响，采用“二次注浆”封孔工艺。

4 抽采效果分析

1）抽采效果评价体系：①通过数据统计，对底抽巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的抽放量进行计量、评价。②每个抽采单元间隔40 m布置两个效果检验钻孔，钻孔终孔位置布置在煤巷的正中间，对抽采后的煤体瓦斯含量进行测定。③根据底抽巷掩护两条顺槽巷道13071、13074掘进过程中的防突指标K1值和S值检测情况对抽采效果进行评价。

2）抽采效果评价。从表1可以看出，实施穿层钻孔抽采后，百米钻孔瓦斯流量由0.000 5～0.003 9 m3/(min·hm) 增长至 0.012 m3/(min·hm)，提高了近 5倍；抽采初期瓦斯最高浓度达到65%，最高日抽放量将近12 000 m3，有效促进了瓦斯抽采。

表1 底抽巷穿层钻孔瓦斯抽采情况

表2为1307底抽巷各单元抽放区域煤巷掘进工作面和回风瓦斯情况。从表上可以看出，煤巷掘进工作面最大瓦斯浓度0.48%，回风最大瓦斯浓度0.46%，均小于0.5%，说明通过穿层钻孔区域抽采瓦斯有效降低了掘进工作面的瓦斯涌出量。

表2 顺槽工作面和回风瓦斯情况 %

在整个两条顺槽掘进的过程中，针对每个抽采单元的效果评价均取煤芯对残余瓦斯含量进行了测定，煤体原始瓦斯含量12～14 m3/t,抽采后残余瓦斯含量检测最大值为9.2 m3/t，其余大多在8 m3/t以下。

由表3可知，13071巷在掘进过程中预测106次，K1值超标0次，S值超标0次；13074巷在掘进过程中预测124次，K1值超标1次，S值超标0次，瓦斯治理效果明显。

表3 顺槽掘进防突指标检测情况

在实际掘进过程中根据残余瓦斯含量的测定结果对区域预抽效果进行评价达标后，采用工作面预测的方法进行区域验证，若防突指标又一次超标则进入工作面综合防突措施，只有当防突指标不超临界值的情况下，工作面保持2 m的超前距进行掘进。

5 结束语

赵庄矿针对矿井特殊地质条件，采用底抽巷实施穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯进行瓦斯治理以掩护顺槽掘进的模式取得了明显的效果；实施穿层钻孔进行瓦斯抽采过程中的层位选择、钻孔布置、封孔工艺等对瓦斯抽采的影响较大，在后期采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的过程中需要进一步考察相关抽采设计参数，为矿井的瓦斯治理提供参考。

[1]严利.煤矿瓦斯治理经验五十条贯彻实施及监督检查验收实用手册[M].吉林:吉林音像出版社，2005.

[2]国家安全生产监督管理总局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009.

[3]周红星，程远平.突出煤层穿层钻孔孔群增透技术及应用[J].煤炭学报,2011，36(9):1515-1517.

[4]王公达，蒋承林，田新亮.穿层钻孔与顺层钻孔混合抽采煤层瓦斯模式的实践[J].煤矿安全，2011，42(6)：93-95.