矿山局部区域开采致裂采矿安全治理效果分析

贾 洁，冯相国，王听说，高 雷，胡永昭，郭慧高

（郑州煤电股份有限公司超化煤矿，河南 新密 452370）

22051回采工作面局部区域为二矿层，矿层透气性系数为0.0523m2/MPa2·d，属于难抽采矿产资源。现已经对工作面采取了区域防突措施，钻孔布置比较密集，但是在工作面局部矿厚区域中测定的金属矿元素含量指标，如再采取密集补孔的方法，施工过程中串孔的情况会很严重，影响抽放效率，不但费工费力，且抽放达标时间上也大大延长。因此采取先进的开采致裂增透解吸技术，提高矿山开采安全治理效果和抽采效率、降低抽采成本，缩短矿山开采治理时间是必要的。

1 致裂钻孔施工矿山区域地质情况

22051工作面致裂钻孔施工区域矿层走向125°～134°，倾向215°～224°，倾角13°～22°，矿层厚度17m～21m，控制区域内原始矿层金属元素含量为5.85m3/t～6.63m3/t。致裂钻孔东面为21001运矿联巷（距离16m～27m）和正在施工顺层钻孔的8#钻场（距离44m），西面为正在施工顺层钻孔的7#钻场，南面为22051下付巷，北面为22051底抽巷（距离21m）。

2 致裂钻孔设计方案

在22051下付巷7#钻场向东14m、20m和26m依次各布置一个致裂钻孔，共3个致裂钻孔。钻孔方位垂直22051下付巷向北，3#和2#致裂钻孔终孔位置施工在矿层中部，1#致裂钻孔终孔位置施工至矿层顶板向下2m位置处，钻孔孔深设计55m（平距），如图1、图2所示。

图1 22051回采工作面局部区域致裂钻孔平面布置示意图

3 致裂钻孔施工期间附近矿井二氧化碳浓度变化情况

在22051下付巷7#钻场里20m巷帮处施工了致裂3#钻孔，致裂3#钻孔拔杆后孔口以里0.5m二氧化碳浓度为36.4%；7#钻场二氧化碳浓度5.2%，负压14Kpa，混合流量4.06m3/min；8#钻场二氧化碳浓度5.4%，负压13Kpa，混合流量2.87m3/min。

致裂3#钻孔致裂后拔出致裂器孔口以里0.5m二氧化碳浓度为82%；7#钻场二氧化碳浓度20%，负压13Kpa，混合流量4.52m3/min；8#钻场二氧化碳浓度15.4%，负压11Kpa，混合流量3.16m3/min。

4 致裂钻孔施工后致裂钻孔及附近钻场抽采浓度变化情况

致裂钻孔施工结束后立即封孔并连孔抽放，致裂钻孔和22051下付巷7#和8#钻场抽采情况如图2。

5 效果分析

致裂钻孔致裂期间对附近钻孔影响较大，每当致裂钻孔致裂时，周边钻孔抽采浓度和流量都会明显升高。

致裂钻孔致裂时对22051下付巷7#钻场影响比较明显，因22051下付巷8#钻场距致裂地点较远且中间间隔21001运矿联巷，致裂虽对22051下付巷8#钻场有所影响，但影响不大。

图2 致裂1-3#钻孔抽采浓度变化情况

致裂前22051下付巷7#钻场抽采瓦斯纯量为0.25m3/min，致裂后纯量为0.32m3/min～1.05m3/min，抽采纯量提高了1.3～4.2倍。

致裂钻孔控制区域内矿层储量31320t，瓦斯储量为207651.6m3。9月7日至10月14日致裂区域共抽出瓦斯21613m3，瓦斯含量计算值下降0.69m3/t，残余瓦斯含量计算值为5.94m3/t。经过对瓦斯抽采情况进行测试，共测试瓦斯含量4个，分别为5.57m3/t、5.07m3/t、5.93m3/t和5.65m3/t。

6 结论及建议

致裂2#钻孔致裂时，7#钻场有3个钻孔被冲掉，造成局部CO2卸压，影响了CO2增透解吸效果，因此在以后CO2增透解吸区域尽量先施工致裂钻孔再施工抽采钻孔，避免CO2不能有效保压。

致裂1#钻孔致裂时，在孔口有点卸压现象，致裂钻孔爆破后主要靠液态的CO2汽化产生高压波致裂矿层和利用CO2的亲矿特性和其膨胀过程对矿层吸附瓦斯的驱赶，实现解吸，促进游离，使矿层透气性和瓦斯游离度双重提高提高瓦斯抽采效率，因此致裂器封孔时要严密不卸压。

本次设计主要采用致裂孔接替爆破，从实践来看已达到预期目标，因此建议可以一次多起爆几个致裂孔以提高矿层中CO2汽化产生高压波和矿层中CO2的浓度，达到更好的抽采效果。

参考文献

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