突出矿井底抽巷抽采效果研究

胡红印

（贵州豫能投资有限公司，贵州 贵阳 550000）

1 矿井概况

贵州某矿设计生产能力为240万t/a，现开采17号、20号矿层，平均厚度4.16m、3.81m，经有资质部门鉴定均有突出危险性，测定的原始瓦斯含量分别为15.37m3/t、13.03m3/t，瓦斯压力为1.03MPa、0.85MPa。

根据开采顺序，现优先开采17号矿层，17号矿层的透气性系数为 0.016429m2/(MPa2·d)～0.021527m2/(MPa2·d)，钻孔瓦斯抽采衰减系数为0.1433d-1～0.7108d-1，矿层属于可抽采矿层。

2 底板抽放巷布置

11705底板抽采巷设计的巷道长度为560m，位于17号层底板，法线距离12.5m，间距11705运输顺槽内侧20m，设计巷宽4.5m，巷高2.5m，断面11.2m2，满足打钻、行人、排水需求[1,2]。11705底抽巷掘进完毕后，布置5台履带液压钻机，向上覆的17号矿层布置穿层瓦斯抽采钻孔，预抽矿层瓦斯，满足顺槽及回采面瓦斯治理需要[3]。

3 底抽巷瓦斯抽采钻孔布置

3.1 抽放钻孔布置

根据11705底抽巷与11705运输顺槽的相对关系，设计仰角穿层抽采钻孔，采用水排渣工艺，排渣较为容易，钻孔施工过程中出现堵孔可能性大幅降低，钻孔成孔率高。17号煤有效抽采半径为3.0m，每组孔按照间距6m设计，每组布置8个孔，钻孔终孔点6m×6m布置，平均孔深35m，孔径113mm，钻孔控制巷道两帮轮廓线外不小于20m，终孔位置均穿入矿层顶板为0.5m。具体的钻孔布置如图1所示。

3.2 水力冲孔快速消突

每组抽采钻孔施工过程中，选择一个孔测定原始瓦斯含量，根据含量大小进行选择性水力冲孔。原始瓦斯含量大于10m3/t，则在本组抽采钻孔施工结束后，利用高压冲孔设备，再次续进孔内进行冲孔，充分使其卸压和增加孔内抽采面积，提高抽采效果，缩短抽采达标时间[4]。原始含量小于10m3/t，则在本组抽采钻孔施工结束后，每间隔1个孔进行一次冲孔，扩大抽采钻孔的有效影响半径。

图1 钻孔布置示意图

3.3 封孔工艺改进

钻孔的封孔质量好坏直接影响到钻孔的瓦斯抽放效果。前期钻孔封孔采用直径为50mm，长度15m封孔管，其中封孔长度为6m，采用两堵一注方式进行，接抽后钻孔内瓦斯浓度衰减很快，且钻孔漏气现象较为严重，无法满足矿井瓦斯治理需要，同时通过对部分钻孔捅开发现，孔内多处位置出现塌孔，影响钻孔抽放效果，分析塌孔原因多是由于煤岩交界处软分层塌陷引起[5]。为了避免钻孔塌孔以及封孔质量差，导致瓦斯抽放效果不理想问题，对钻孔的封孔工艺进行改进，在钻孔的孔内全程下套管，直径为50mm。

在煤岩交界面以里1m至孔口位置为实管，矿层段为花管，可以有效的避免由于钻孔塌陷引起钻孔抽放效果差的问题；同时将钻孔封孔长度由6m提高至9m，注浆材料由原来的普通水泥浆改成膨胀水泥浆，保证了钻孔封孔质量，避免孔口出现漏气问题。

4 效果分析

4.1 钻孔施工情况

在11705底板抽放巷内选择60m抽采单元，对钻孔成孔以及抽放情况进行分析，每隔6m布置一组钻孔，一组钻8个钻孔，共9组钻孔，每组钻孔总长度在300m，钻孔的控制范围为11705运输顺槽轮廓线外侧各20m，采用直径113mm钻头施工，水排渣方式，钻孔封孔段长度为9m，注浆浆液采用膨胀水泥。在抽采单元内布置的72个抽采钻孔，钻孔的成孔率达到95%以上，钻孔有效抽采时间得到大幅度提高。

4.2 钻孔抽放浓度

采用在抽放钻孔内下放套管以及增加封孔距离，封孔注浆浆液采用膨胀水泥方式，随机选择60m抽放单元内的抽放钻孔抽放量分析，从钻孔施工完毕到接抽50d时间内钻孔的瓦斯抽放浓度以及流量来分析，钻孔的瓦斯抽放浓度保持在55%以上，钻孔抽采流量在0.108m3/min，每日钻孔抽采的瓦斯纯量可以达到85.54m3。抽采钻孔在前20d时间内抽采量以及抽采浓度变化不大，超过20d之后，钻孔的抽采浓度及抽采量有所降低，钻孔接抽到50d时，钻孔内瓦斯抽放浓度在30%，抽放量在0.074m3/min。虽然浓度及抽采量有所降低，但是相对于常规的钻孔接抽方式，钻孔的抽采效率提升至少50%。

在11705运输巷掘进期间，掘进工作面回风流中瓦斯浓度保持在0.42%以下，掘进工作面前方测定的各项突出指标均未出现超标，且掘进钻孔施工期间未出现喷孔，卡孔以及顶钻等瓦斯动力显现，采用底抽巷瓦斯抽放方式，并配合优化后的钻孔封孔方式，对17号层瓦斯治理取得较好的应用效果。

5 总结

贵州某矿开采的17号矿层为突出矿层，矿层构造复杂，起伏较大，瓦斯压力构造处倍增，在距离17号矿层底板法线距离12.5m位置处布置底板瓦斯抽放巷，并施工上行穿层瓦斯抽采钻孔对17号矿层瓦斯进行治理，优化封孔工艺，与原采用的顺层钻孔瓦斯治理相比，钻孔抽采量及抽采浓度均得到明显提升，在瓦斯治理空间上和时间上取得较好的应用效果，确保了11705运输顺槽安全掘进。