道清煤矿东二石门采区打钻治理瓦斯

井东伟 曹承斌(通化矿业(集团)有限责任公司道清煤矿，吉林 白山 134309)

道清煤矿东二石门采区打钻治理瓦斯

井东伟 曹承斌(通化矿业(集团)有限责任公司道清煤矿，吉林 白山 134309)

空煤炭是我国的主要能源之一,在煤炭开采过程中,瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、矿井火灾、透水、顶板冒落等多种灾害事故时有发生。其中尤以瓦斯事故的危害性最大、造成后果难以想象,为实现安全生产,认真吸取事故教训,深化煤矿瓦斯整治,要真正做到“先抽后采、监测监控、以风定产”和“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”，坚决遏制瓦斯事故的发生，保证安全生产目的。

瓦斯;抽放;钻孔

1 概况

通化矿业(集团)道清煤矿井田位于吉林省白山市浑江煤田道清勘探区，本部区含煤六层，其中四号煤层为可采层。四号层煤最大厚21．81m，最小厚度0．6m，平均厚度8．15m。煤层顶底板主要为砂页岩，煤层倾角大部分25°～45°，煤层属于急倾斜煤层。采煤方法采用小阶段后退式水力采煤。矿井通风方式为两翼对角式，通风方法为机械抽出式，主井、副井为入风井，西风井、箕斗井为回风，矿井总入风量5830m³/min，矿井瓦斯等级测定瓦斯相对量10．72m³/t，绝对量10．79m³/min。

2 抽放系统概况

道清煤矿现生产采区为-400/-600东二石门采区、+160/-200复采区：①地面永久抽放系统设在西风井，两台同能力2BEP50-02B3GO水环式真空泵，一台使用一台备用，功率为250kW，流量190m3/min。②复采区-55抽放泵站内安设2台CBF310-2BV3水环式真空泵。电机功率90kW，额定流量60m3/min。一台使用一台备用。③东二石门采区两套抽放系统进行瓦斯抽放。其中一套在-200一石门，泵站内安设2台CBF380-2BG3水环式真空泵。电机功率200kW，额定流量150 m3/min。一台使用一台备用；另一套在-200东巷。泵站安设2 台CBF310-2BV3水环式真空泵。电机功率90kW，额定流量60 m3/min。一台使用一台备用。

3 采区钻孔布置依据

经煤科院测定-400/-600煤层瓦斯压力0．11～0．36MPa之间、瓦斯含量在1．63～3．85 m³/t之间、煤层的透气性系数在0．366～2．543 m2/MPa2·d之间、煤层的钻孔自然瓦斯流量衰减系数介于0．0487～0．0717d-1之间、煤的破坏类型为Ⅱ～Ⅲ类、煤的瓦斯放散初速度指标ΔP介于5．41～15．28之间预案、煤的坚固性系数f值介于0．18～0．75之间。

东二石采区石门揭煤前利用钻孔在-505底板巷向煤层施工了4组穿层钻孔，测定二石门采区抽放半径4m，为施工抽放钻孔提供了可靠的依据。

4 钻孔布置及瓦斯抽放

（1）钻孔布置 ①-400东巷钻场施工8个底板穿层抽放孔，钻孔终孔间距7米，对预排层煤层瓦斯进行抽放。②每个分层在掘进至煤层时，在掘进巷道的底板侧施工抽放钻孔，与巷道呈45°夹角，孔深10米，钻孔平行于煤层倾角。在底板侧钻场中向工作面前方施工抽放钻孔，提前抽放煤层瓦斯。如钻场开在煤层较厚的地方除向工作面前方施工抽放钻孔外，同时向底板方向施工钻孔，钻孔呈扇形布置，钻孔倾角分别为10°、20°、25°。钻孔要始终与工作面保持5米的超前距。钻孔施工完后要立即与抽放管路连接进行预抽。③使用ZQSJ-140/4．3型气动钻机施工，在掘进工作面布置1排3个超前卸压钻孔，孔径为Ф73mm，孔深10米。布置在巷道底上1．5米，其中1#沿工作面的掘进方向布置在巷道顶板侧；2#、3#布置在巷道中间及底板侧帮，孔的间距为0．6米，终孔位置控制在巷道轮廓线外的2米处。钻孔倾角与巷道的施工坡度呈10°夹角，钻孔倾角平行于巷道的施工坡度。该超前钻孔要超前掘进工作面5米。同时巷道底板侧打释放孔，因沿顶板掘进，所以顶板侧不布置钻孔。底板侧钻孔在巷道底上1米处向上布置2个，钻孔间距0．5米。倾角45°，孔深10米，钻孔排距0．8米。

在道清煤矿东二石门区-500轨道下延实施5个穿层钻孔，其中3号孔为水力压裂钻孔，2号孔、4号孔为水力压裂观测孔，通过2号、4号水力压裂观测孔与1号、5号普通预抽孔的对比数据来判断，水力压裂后，透气性增加，抽放浓度明显增大，通过数据对比，其中2号、4号水力压力范围内预抽孔，最高抽放浓度为37．5%，1号、5号水力压裂范围外预抽孔，抽放浓度最高为19%，抽采效果提升明显。一般的钻孔瓦斯抽放时，衰减速度快，在抽采6天后浓度、迅速下降，而水力压裂孔在对比观测的12天内均保持较高水平，且水力压裂孔多次出现瓦斯浓度回升，通过数据分析根据抽放范围内抽放量的计算1号、5号非压裂区域内2个预抽孔抽放半径内抽采率为13．2%， 2号、4号压裂区域内两个预抽钻孔抽放半径内抽采率为27%，由此判定实施的水力压裂钻孔提升了2倍的抽放时间。

（2）瓦斯抽放 道清煤矿为加大瓦斯治理力度，提高瓦斯抽放能力，在二石门区未开采前将原2台CBF310-2BV3型水环式真空泵。电机功率90kW，额定流量60m3/min更换为CBF380-2BG3型水环式真空泵。电机功率200kW，额定流量150m3/min大功率抽放泵。提高了瓦斯抽放效果。

东二石门区采用￠219PE管为主管，￠159PE管、￠108PE管为支管延至工作面与施工的钻孔对接，抽放二石门区煤层瓦斯。

5 二石门区瓦斯治理效果

道清煤矿原始-400/-600煤层瓦斯压力0．11～0．36MPa之间、瓦斯含量在1．63～3．85m³/t之间，治理后煤层瓦斯压力0．1～0．22MPa，瓦斯含量在1．5～2．5 m³/t之间；掘进期间及回采最大瓦斯涌出量0．4m³/min，实现了瓦斯“零超限”目标；二石门区在掘进前煤层瓦斯抽放、卸压后，不仅降低了掘进期间瓦斯涌出量、减小了巷道的压力，并且提高了掘进的单进速度和施工质量，保证回采的稳定接续工作，同时快掘、快采也减少了煤体与氧气的接触，顺槽回采结束能及时封闭采空区，避免了瓦斯治理工作与防灭火工作互相矛盾，真正确保了东二石门区的安全生产工作。