复杂地质条件突出煤层“一长两短三验证”瓦斯治理模式

杨贵华 郑柏平

（1.贵州天伦矿业投资控股有限公司 贵州六盘水 553000 2.贵州天伦矿业投资控股有限公司吉源煤矿 贵州六盘水 553000）

0 引言

吉源煤矿是贵州地区的典型煤与瓦斯突出矿井，属于近距离煤层群开采，具有瓦斯含量高、压力大，煤层薄、松软破碎、稳定性和透气性差等特点。为解决瓦斯治理问题，根据国家、省、市等法律法规、规章制度，结合吉源煤矿实际情况，特提出松软突出煤层“一长两短三验证”瓦斯治理模式，为矿井瓦斯治理攻坚及采掘工作面消突奠定坚实的基础，为矿井安全生产保驾护航。

1 矿井概况

贵州天伦矿业投资控股有限公司吉源煤矿矿区位于阿戛井田东段（格目底向斜南东端仰起处），总体为一单斜构造。地层产状：倾向290°～330°，倾角6°～50°，倾角变化大，矿区构造复杂，由一系列北东向倾没的紧密不对称褶皱（21个）与地层走向斜交（或一致）的北东向平移逆断层组（36条）构成，剖面上呈叠瓦状，平面上呈“入”字形的构造形态。

吉源煤矿含煤地层为上二叠统宣威组，为一近海含煤沉积，煤系厚437～481m，东薄西厚，可采和局部可采煤层共26层，总厚28.94m。矿井主要开采21煤、24煤、26煤，各煤层均为突出危险煤层，层间距10～20m，无顶底板瓦斯抽采巷布置层位，无法施工穿层钻孔预抽煤层瓦斯；加上煤层坚固性系数约0.5，煤层顶底板岩性主要为泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩；钻孔施工容易塌孔，成孔率较低，严重影响瓦斯抽采效果。

2 瓦斯治理模式建立

根据贵州省相关文件要求，在掘进工作面执行顺层长钻孔预抽煤巷掘进条带煤层瓦斯的区域防突措施，需要施工大量顺层长钻孔（钻孔控制长度不小于120m）。由于顺层钻孔施工过程中钻机机具固定不牢靠、钻杆自重产生的弯曲变形等致使顺层钻孔在垂直方向上发生向上偏移，钻孔发生偏移后，由于钻孔抽采的影响半径有限，导致抽采影响的范围变小，不能达到满意的抽采效果[1]；加上钻杆自重、孔壁间隙、煤岩层赋存变化及煤层的软硬变化等导致钻孔轨迹在纵向、横向上均发生偏移，通过揭露的钻孔轨迹可知，钻孔长度越长，偏移的程度越大，试验可知施工100m顺层钻孔，在终孔位置，钻孔平均偏移量为9.0m[2]；吉源煤矿为了杜绝顺层长钻孔偏移或煤岩层起伏变化导致瓦斯抽采空白区的存在，经过反复试验与总结，得出了复杂地质条件突出煤层“一长两短三验证”瓦斯治理模式（一长：顺层长钻孔控制长度120m；两短：施工两次抽采钻孔，每次控制长度60m；三验证：在顺层长钻孔控制范围内分三次进行区域防突措施效果检验，每次60m，如图1所示。

3 应用结果与分析

由于吉源煤矿地质构造复杂，剖面上呈叠瓦状，平面上呈“入”字形的构造形态。煤层赋存受地质构造的影响，煤层顶底板起伏变化较大，顺层钻孔施工过程中均不同程度的出现煤岩相间的情况，为了杜绝顺层长钻孔偏移或煤岩层起伏变化导致瓦斯抽采不到位的情况发生，经过在122101运输巷、122101回风巷、122102运输巷、122102回风巷等地点顺层长钻孔施工过程中易塌孔、成孔难、抽采效果差等问题。矿井反复试验与总结，采用ZDY4000型钻机施工大孔径（94mm）、套管固定孔口、钻孔全程下筛管、压风排渣、两堵一注带压封孔等工艺与技术，配合实施“一长两短三验证”瓦斯治理模式，降低了因钻孔偏移或煤岩层起伏变化导致瓦斯抽采空白区的存在，减少了瓦斯超限的次数，提高了瓦斯抽采效果，杜绝了瓦斯事故的发生，为矿井安全生产奠定了坚实的基础，为矿井实现长治久安提供了保障。

图1 “一长两短三验证”模式

4 结论

（1）吉源煤矿针对碎软煤层顺层瓦斯抽采钻孔施工困难的问题，采用了ZDY4000型钻机施工大孔径、套管固定孔口、压风排渣、两堵一注带压封孔等工艺与技术，证明压风对钻孔孔壁的冲刷小，孔壁稳定性好，压风排渣适用于碎软煤层顺层钻孔施工。

（2）吉源煤矿针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔在抽采过程中易发生孔内坍塌，导致抽采管道堵塞，采用了钻孔全程下筛管、煤壁固化等工艺与技术，确保钻孔通畅。

（3）“一长两短三验证”瓦斯治理模式中施工的顺层钻孔多次叠加，降低了因钻孔偏移或煤岩层起伏变化导致瓦斯抽采空白区的存在，提高了超前抽采距离和范围，瓦斯抽采效果明显增加，减少了瓦斯超限的次数，杜绝了瓦斯事故的发生，对于革新煤矿井下碎软煤层瓦斯治理模式、缩短碎软煤层工作面准备时间具有积极作用。

（4）“一长两短三验证”瓦斯治理模式适用于复杂地质条件突出煤层顺煤层瓦斯治理，减少了顶底板抽采巷的施工，节约了吨煤瓦斯治理成本，提高了矿井经济效益。