首山一矿12061工作面区域防突技术应用及效果分析

高怀宇

摘 要：预抽煤层瓦斯是防治煤与瓦斯突出和矿井瓦斯超限、积聚的最重要措施之一。本文详细阐述了首山一矿12061回采工作面区域预抽措施的选择、设计、钻孔封孔及瓦斯抽采，并对工作面回采区域钻孔施工情况、消突及瓦斯抽采效果进行分析，对单一突出危险性煤层的突出及瓦斯防治工作有一定的借鉴和参考意义。

关键词：突出矿井；区域防突；瓦斯治理；抽采效果

平煤集团首山一矿矿井设计生产能力为2.4Mt/a，采用立井石门开拓，生产采区有己一和己二两个采区；通风方式为中央分列抽出式，主井、副井和中央进风井3条进风井，1条中央回风井回风，形成三进一回，通风系统可靠；采煤方法为走向长壁一次采全高采煤法。由于首山一矿不具备保护层开采条件，为了确保工作面取得好的消突及瓦斯抽采效果，首山一矿12061工作面进行了抽采半径考察，根据考察结果，底板巷穿层钻孔抽采半径可达2.4m（6个月）。

控制区域内瓦斯储量：穿层钻孔预抽机巷煤层瓦斯控制区域走向长度为1293m，倾向长度为35m，平均煤厚为4m，煤的比重1.44t/m3，计算钻孔覆盖区域煤层瓦斯储量为313.84×104m3。穿层钻孔预抽中间煤巷煤层瓦斯控制区域走向长度为1298m，倾向长度为35m，平均煤厚为4m，煤的比重1.44t/m3，计算钻孔覆盖区域煤层瓦斯储量为315.06×104m3。穿层钻孔预抽切眼煤层瓦斯控制区域走向长度为35m，倾向长度为232m，平均煤厚为4m，煤的比重1.44t/m3，计算钻孔覆盖区域煤层瓦斯储量为56.31×104m3。

穿层钻孔瓦斯预抽率：预抽中间煤巷煤层瓦斯钻孔控制区域内瓦斯储量为315.06×104m3，预抽期为13个月，累计抽放量为98.64×104m3，则预抽率为31.31%；预抽机巷煤层瓦斯钻孔控制区域内瓦斯储量为313.84×104m3，预抽期为14个月，累计抽放量为99.76×104m3，则预抽率为31.79%；预抽切眼煤层瓦斯钻孔控制区域内瓦斯储量为56.31×104，预抽期为8个月，累计抽放量为27.78×104m3，则预抽率为49.33%。

煤层残余含量考察：在12061抽放巷内布置区域验证钻孔，对巷抽放巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔50m布置1个检验测试点，检验测试点位于掘煤巷工作面的中间，12061机巷抽放巷和中间抽放巷分别施工26个区域效检孔，切眼抽放巷施工5钻孔个区域效检孔，共施工57个区域效检钻孔，测定煤层残余瓦斯含量。效检孔施工过程中没有出现“夹、顶、喷”或其他動力现象。经实测，57个测点残余瓦斯含量在4.63～6.5之间。

1 消突效果验证

掘进过程中，共校检 275次，钻孔瓦斯涌出初速度q值2.12～6.3L/min，平均值3.04L/min，其中q值出现5次超标现象；钻屑量S值3.2～7.26kg/m，平均值3.99kg/m，其中S 值出现6次超标现象。集中分布在巷道 700～900m 附近，原因是该段煤层处于构造带，1条逆断层、6条正断层，煤体松软，煤层层理紊乱。回风流瓦斯浓度0.05%～0.96%，出现5次瓦斯高值（>0.8%），未出现瓦斯超限，应延长抽放时间，加强防突措施。掘进过程中，共校检49次，钻孔瓦斯涌出初速度q值2.03～3.60L/min，平均值2.75L/min，钻屑量S值3.3～5.2kg/m，平均值4.21kg/m，未出现效检超标现象。

2 消突效果评价

（1）12061风巷钻孔工程量：设计钻孔539个，施工到巷道200～300m范围内个别钻孔出现喷孔、夹钻等异常现象，又补打12个钻孔，实际共施工钻孔551个，所用钻孔深度均大于65m，合计钻孔深度35935m。

（2）12061中间煤巷上帮钻孔工程量：设计钻孔538个，施工到巷道260～300m、580～660m、720～910m范围内个别钻孔出现喷孔、夹钻、响煤炮等异常现象，对异常区域补打钻孔18个，实际共施工556个，所用钻孔深度均大于65m，合计钻孔深度36271m。

（3）12061中间煤巷下帮钻孔工程量：设计钻孔538个，施工到巷道550～610m、800～870m范围内个别钻孔出现喷孔、夹钻、响煤炮等异常现象，对异常区域补打钻孔10个，实际共施工548个，所用钻孔深度均大于70m，合计钻孔深度38661m。

（4）12061机巷钻孔工程量：设计钻孔550个，施工到巷道750～870m范围内个别钻孔出现喷孔、夹钻、响煤炮等异常现象，对异常区域补打钻孔12个，实际共施工562个，所用钻孔深度均大于70m，合计钻孔深度39850m。

综上所述，12061采面回采区域共施工本煤层顺层钻孔2217个，总钻孔量150717m，吨煤钻孔量0.23m/t，控制工作面整个回采区域范围。

3 封孔工艺及方法

（1）封孔工艺：采用FKSW型专用封孔器，依靠注浆泵压力把水灰比为1：1.2的水泥浆液压入注浆管及两端囊袋中，囊袋迅速膨胀，先将两端进行封闭；当压力达到2.5MPa时，注浆管中间爆破阀爆破，再将钻孔两个囊袋中间的部分充满，进而实现多层密封，进行瓦斯抽采。

（2）封孔方法：由外向里依次下入一根长度为8m并套有专用封孔器的聚乙烯封孔管，一根2m长的PVC实管，12m段PVC筛管（Ф50mm）。

4 结论

（1）12061工作面采取底板巷穿层钻孔预抽条带煤层瓦斯方式，预抽率均达到30%以上，区域效检钻孔施工过程顺利，不存在“夹、顶、喷”动力现象，区域效检残余瓦斯含量指标均小于8 m3/t，煤巷掘进期间，采用复合指标法验证切眼无突出危险性，中间煤巷和机巷基本消除突出危险性，只有个别构造带等出现突出危险点，采取补孔延长抽放等加强措施。

（2）12061工作面采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯方式，预抽率达到41.9%，通过实区域效检残存瓦斯含量为3.4～7.32m3/t，低于临界值8m3/t，验证了顺层钻孔消除了回采区域煤层的突出危险性。

参考文献

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：煤炭工业出版社，2011.

[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.