穿层钻孔“钻、爆、注、抽”一体化防突技术研究与应用

王振兴 靳亚兵

（平煤股份勘探工程处 ，河南 平顶山 467000）

目前国内经济低速发展成新常态，随着煤炭行业的严峻形势变化，煤炭市场受到严重冲击，量价齐跌，集团和我矿面临着近几年来最困难经济形势，面对困难，集团与我矿已把工作重心转移到控成本、提煤质、保收入上来，以增强企业盈利能力。这样的背景下，八矿应该根据自己实际情况，顺应历史发展的潮流，在安全、高效、节能、绿色开采的同时，为中国节能减排贡献力量。

一、穿层深孔松动爆破研究现状

深孔松动爆破是指一种爆破能量使用率高，爆破对象发展为裂隙发育体，不出现抛掷的技术。一般用于煤巷或半煤岩巷掘进工作面，及部分复杂地质构造条件，一般孔径40～94mm，孔深大于8m。目前诸多专家学者对该技术进行了大量研究，获得了可贵的成果。国外主要将深孔爆破技术应用于防治冲击地皮等，而在国内广泛用于井下煤岩巷快速掘进、防治煤与瓦斯突出及冲击地压等。

二、煤体静压注水国内外研究现状

基于我国采矿技术的快速发展，煤层注水技术发展迅速，应用更加广泛，主要集中在降尘、防治瓦斯突出、预防冲击地压、坚硬煤层弱化等方面。徐州矿务局各矿应用煤层注水技术进行降尘，生产工作面粉尘量有了大幅度的下降，为防止煤尘爆炸，改善工作环境，保证职工安全和健康提供了有力保障；钱家营矿以煤层注水为工作面综合防尘措施，提出以煤层注水为工作面综合防尘的主要手段，采取先进的打钻、封孔、注水等方法，提高煤层注水效果，从而有效的降低工作面煤尘浓度，改善工作面作业环境；刘新河，刘波在申家庄煤矿轻型放顶煤工作面对煤层进行了注水实践，并通过对封孔技术以及注水量和降尘效果关系的研究，给出了封孔长度、钻孔间距、单孔注水量等主要注水工艺参数，为煤层注水降尘技术提供了科学的参考依据；吴国友，刘奎等针对淮南矿区谢桥煤矿 1151(3)综放面煤层松软、渗透性低、湿润性差的特殊条件，通过对注水孔布置方式及参数、注水孔封孔工艺等方面采取一定的技术措施，取得了良好的注水降尘效果；秦来昌等在永煤集团鑫龙煤业大众公司开采山西二 1 煤层，对“三软”煤层实施浅孔注水消突、防尘、防治瓦斯超限，取得很好的效果；何敏等针对河南龙王庄煤矿二 1 煤层1202 工作面破煤期间粉尘多、瓦斯涌出量大等问题，采取煤层注水方案，采煤工作面煤壁注水挤排瓦斯、降煤尘效果非常明显；陈金玉通过煤层注水润湿性能研究，优选出了适合煤层注水用的表面活性剂，针对唐口矿井煤层埋藏深温度高的特点和现场实际情况，全面研究了煤层注水工艺，确定了最佳工艺参数，并对实际注水防尘效果进行了测试和分析，取得了较好的润湿煤体和防尘效果。

通过本项目的实施，缓解采掘接替紧张、消除区域瓦斯治理工程滞后、缩短区域瓦斯治理周期，提高瓦斯的抽采能力，实现突出煤层综合机械化安全高效掘进，提高煤巷掘进速度。将戊9.10-14160工作面穿层钻孔“钻、爆、注、抽”一体化防突技术成功经验实用于其它地点，最终实现八矿实现“三综一备”生产格局，年产400万吨的目标，为建设安全高效富裕美丽八矿作出积极贡献。

三、技术关键

1.收集需要施工本煤层瓦斯抽放钻孔的工作面巷道布置、煤层情况及地质资料等。

2.研究各种钻机参数性能，分析适合我矿施工的钻机类型；目前，在丁6-32050机巷使用ZDY4500LXY煤矿用履带式液压钻机施工本煤层钻孔。

3.现场盯岗并收集钻孔施工资料，包括移钻、稳钻、打钻过程、退钻过程，并与以前钻孔施工情况作比较，不断优化钻孔施工功效。

四、项目研究主要内容：

本文通过理论分析、现场工程试验相结合的方法对“穿层钻孔“钻、爆、注、抽”一体化防突技术研究与应用进行了深入研究，其主要内容包括以下几个方面：

1.研究分析深孔松动爆破技术作用机理。

2.对煤体注水的基本理论进行研究,分析煤体注水对煤体的作用原理,为下一步工作的开展提供理论指导。

3.研究了煤层倾角对沿顶掘煤巷突出危险性的影响；

4.研究了“高位巷+下行孔”水力耦合爆破技术；

5.爆破后煤体注水技术及效果研究；

总结：随着浅埋煤炭产量骤减及采掘力度增强，现阶段全国多地的矿井将面临深部开采问题，甚至不少矿井开采深度为（700～1000）m，伴随地应力不断増大、瓦斯含量升高、渗透率降低等诸多问题，导致深部煤层中的瓦斯很难抽采，则潜在煤与瓦斯突出灾害风险性很高，极大影响煤炭企业安全生产进度。我国约70%的国有重点煤矿均为高瓦斯矿井，且大部分煤层为低透气性煤层，这一特点导致传统直接预抽瓦斯方法开展瓦斯安全治理难度很大。瓦斯强化抽采是治理矿井瓦斯灾害的关键手段。对于单一低渗透突出煤层，若无法开采保护层，则须卸压增透，提髙其渗透性，再结合达标的抽采系统，使之满足采掘的需要。

目前，我国高瓦斯低渗透煤层增透主要采用水力化措施（水力冲孔、水力割缝及水力压裂等）、钻孔/割缝技术和深孔爆破技术（松动爆破、定向致裂爆破与预裂爆破）。随着深孔爆破技术、煤体静压注水技术在煤矿应用中的快速发展及不断完善，为煤与瓦斯共采等提供。

穿层钻孔“钻、爆、注、抽”一体化防突技术研究的实施，给企业带来良好的社会效益，实现了煤矿企业“不采突出面，不掘突出头”的目标。解决了突出煤层瓦斯治理效果不理想的问题，彻底消除消除了工作面的突出危险，有效的保护了职工的生命和财产安全；提高了生产效率，实现了八矿突出煤层掘进工作面的突破。给企业带来良好的社会和经济效益。

研究成果价值显著，其科学与工程研究意义十分重大。具有广阔的前景和重大推广价值，适于向其他煤矿企业推广。