吴振芳

(山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西 晋城 048000)

1 矿井基本情况

玉溪煤矿为基本建设矿井，设计生产能力240万t/a，为煤与瓦斯突出矿井。原始瓦斯含量为15.47～26 m3/t，原始瓦斯压力1.02～1.86 MPa，透气性系数为0.134～0.26 m2/MPa2·d，属于可抽采煤层。矿井地面建立有永久瓦斯抽放泵站，采用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯进行消突。

2 矿井瓦斯治理存在问题及原因分析

区域综合防突措施不能完全消除煤层瓦斯突出危险性，掘进工作面前方煤岩体受多种应力叠加作用，积聚的能量超过其抵抗强度极限，在掘进过程中一旦打破了工作面前方应力高度集中煤体的应力平衡，巷道掘进受抽采时间、软分层发育等因素影响极易发生瓦斯事故。

受岩石巷道掘进速度、钻孔抽采效果等诸多因素影响，虽然已实现区域效果检验达标，但部分区域煤层残余瓦斯含量仍然很高，造成巷道掘进时瓦斯涌出量增大，制约掘进进尺。

3 强化瓦斯抽采方案

3.1 中央回风大巷穿层钻孔加强区域抽采

中央回风大巷布置在煤层中，顶底板围岩以砂质泥岩、粉砂岩、泥岩为主，岩性软，整体稳定性差，巷道顶板稳定性差。所赋存3#煤层为高瓦斯煤层，有煤与瓦斯突出威胁，瓦斯含量平均为18.32 ml/g。3#煤层位于二叠系山西组地层中，岩性主要为灰-灰黑色砂、泥岩互层，夹数层煤，上部以灰-灰黑色细粒砂岩、砂质泥岩为主，夹薄层煤线，下部以灰黑色泥岩、砂质泥岩及灰白色中砂岩为主。煤厚5.12～7.20 m，平均5.85 m，层位及厚度均很稳定，底板均为泥岩。

通过中央辅运大巷、中央回风大巷（均为岩石大巷）实施穿层钻孔通孔造穴加强区域抽采效果。

3.1.1 补强抽采方式

充分利用已有穿层钻孔，对构造区、瓦斯抽采效果差的区域进行补孔，加强抽采。

西瓦斯抽放巷虽经区域措施效果检验剩余煤巷已达标，但中央回风大巷检测部分钻场残余瓦斯含量为7.5 m3/t 左右。根据地质资料显示，距煤层顶板1 m 处有一层厚度大约0.2 m 不稳定的软分层，为消除软分层的突出危险性，在巷道内对部分钻孔进行通孔造穴作业，以确保钻孔畅通，使其高效抽采。

图1 瓦斯抽采钻孔布置示意图

3.1.2 钻机型号

钻孔施工选用ZDY4500LXY 钻机及配套造穴设备，钻杆直径73 mm，配套钻头为94 mm。

3.1.3 钻孔封孔及连接

通孔时根据孔口管理牌找到对应的钻孔，安装孔口设施后进行通孔。造穴结束后重新进行接抽，选用Φ108 软管接入原分配器，并应加强钻场放水。钻孔内瓦斯由分配器至中央回风大巷Φ530 永久管路。

3.1.4 造穴位置及标准

使用配套的钻头、“造穴水刀”、钻杆沿钻孔方向通至孔底，在钻孔的上部进行造穴。造穴位置为孔底退后0.5 m 开始至2.5 m 结束，共2 m 段进行造穴，造穴压力为15～18 MPa。通孔造穴钻孔参数如表1 所示。

3.2 东瓦斯抽放巷、盘区回风巷强化抽采

东瓦斯抽放巷、盘区回风巷工作面实施密集钻孔抽采，进一步强化消突措施。

3.2.1 强化消突措施钻孔参数

在东瓦斯抽放巷工作面和盘区回风巷工作面迎头分别向北施工顺层钻孔，以实现强化消突。在工作面迎头施工两排钻孔，每排施工9 个钻孔。所施工的钻孔呈三花布置，覆盖至巷道两帮轮廓线外5 m，钻孔长度50 m。钻孔开孔位置如图2 所示，具体钻孔参数如表2 所示。

表1 通孔造穴钻孔参数表

图2 东瓦斯抽放巷、盘区回风巷工作面钻孔开孔位置

3.2.2 钻机型号

钻孔施工选用ZDY4200LPS 钻机及配套设备，钻杆直径73 mm，配套钻头为94 mm。

3.2.3 钻孔封孔及连接

钻孔施工到位后将孔内冲洗至无残留煤渣，利用瓦斯抽采系统管路对浓度高于10%的钻孔进行接抽，接抽负压不小于13 kPa，接抽时间不少于10 d。采用聚氨酯封孔，封孔长度不小于8 m，严密封孔，孔口挂牌并按时检测。

3.2.4 工作面强化措施效果检验及工作面掘进

在盘区回风巷和东瓦斯抽放巷掘进过程中连续执行强化抽采措施，每循环分别覆盖巷道前方50 m，预留20 m 超前距，允许掘进距离为30 m。

3.3 西瓦斯抽放巷强化抽采方案

3.3.1 工作面迎头密集钻孔强化抽采

西瓦斯抽放巷工作面为沿煤层底板掘进，在工作面迎头施工顺层抽采钻孔，以实现强化抽采。钻孔布置三排，每排施工9 个钻孔，所施工的钻孔呈三花布置，覆盖至巷道两帮轮廓线外15 m，上两排钻孔通过调高倾角穿透上部软分层进入煤层顶板。钻孔开孔位置如图3 所示。

3.3.2 区域措施效果检验及工作面掘进

在西瓦斯抽放巷掘进过程中连续执行强化抽采方案，每循环覆盖巷道前方60 m，预留20 m 超前距，每循环允许掘进距离分别为40 m。

现场实测时严格执行《防突细则》要求，区域布置检测点5 个，分别位于巷道正前方20 m、40 m、60 m 及巷道左右两侧。当实测所有测点残余瓦斯含量全部降至7 m3/t（构造带残余瓦斯含量小于6 m3/t）以下后，工作面方可判定措施有效。

表2 东瓦斯抽放巷、盘区回风巷工作面钻孔参数表

图3 西瓦斯抽放巷钻孔开孔位置示意图

3.4 利用已掘巷道施工钻孔进行补充强化抽采

盘区回风巷超前西瓦斯抽放巷200 m，在巷道西帮施工顺层钻孔对西瓦斯抽放巷实施补充强化抽采。

3.4.1 利用已掘巷道施工钻孔参数

钻孔布置一排，三花眼布置，钻孔开孔间距3 m，覆盖至西瓦斯抽巷西帮轮廓线外15 m，具体参数如图4 所示。

图4 巷道施工钻孔参数

3.4.2 其 它

钻孔施工选用设备、封联孔、接抽及安全技术措施等与本文描述一致。

4 治理效果分析

区域综合防突措施效果检验各项指标达标后，再通过以上一系列强化措施，使瓦斯抽采效果进一步强化。选用钻屑瓦斯解析指标法对工作面煤体进行检测，强化抽采后巷道未掘区域赋存瓦斯指标明显下降，掘进效率显著提高，治理效果如表3 所示。

表3 瓦斯治理效果对照表

5 结语

（1）通过实施煤层底板岩石大巷穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、水力通孔造穴增透、掘进工作面迎头密集钻孔强化抽采、利用已掘巷道实施补充强化抽采等综合全方位立体抽采，实现了快速消突，缩短了抽采时间，降低了残余瓦斯含量，消除了构造煤突出危险，提高了抽采效果。

（2）通过优化掘进施工劳动组织、增加瓦斯抽采施工队伍、三条巷道轮掘作业保证瓦斯抽采达标后连续施工，使巷道掘进效率由原每月100 m，提高至165 m，有效保障了掘进巷道安全高效施工。