薄煤层下向顺层预抽钻孔抽采最大化技术.pdf

Mining Science Technology ︱280︱2019 年 1 期 薄煤层下向顺层预抽钻孔抽采最大化技术 牛玉国 淮南矿业集团新庄孜煤矿，安徽 淮南 232072 摘要薄煤层预抽钻孔，合理确定封孔深度和封孔段长度是影响瓦斯抽采效果的重要因素之一,而巷道卸压松动圈范围则是确定封孔深 度和封孔段长度的基础。新庄孜煤矿选取在 62310 风巷施工下向顺层钻孔，进行封孔技术考察,得出了卸压松动圈范围,为有效避开巷道松动 圈、节约封孔材料，以及为工作面采取区域措施奠定了基础。 关键词薄煤层预抽；封孔技术；卸压松动圈 1 概况 新庄孜矿位于安徽省中北部、淮南市西部，坐落于八公山东麓、 淮河岸边，是一个有着 68 年开采历史的老矿，从 1947 年 5 月 5 日 投产以来累计生产煤炭 1.1 亿吨，矿井剩余地质贮量 2.2 亿吨，剩 余可采贮量 1.2 亿吨，矿井核定生产能力 400 万吨/年。 62310 工作面为六水平二采区三阶段 B10 煤层工作面，标高 -780m～-850m。工作面走向平均长 1350m，倾斜平均长 180m。 B10 煤层不稳定，局部为无煤区或薄煤带，煤层均厚 0.8m，煤 层倾角平均 26， 设计采高 2.0m。 实测 B10 煤原始瓦斯压力 1.7MPa， 原始瓦斯含量 10.7m 3/t，工作面处于突出危险区。工作面采用风巷、 顺槽施工顺层钻孔预抽消突措施。 62310 风巷施工的下向顺层钻孔，设计从 62310 风巷下帮沿煤 层倾向施工，沿走向每 5m 一个孔，孔深 105m。 2 问题提出 62310 工作面为我矿关键保护层工作面，采取顺层预抽钻孔进 行本煤层消突。在工作面一期评价单元中，存在顺层预抽钻孔抽采 浓度偏低，抽采效果差的问题。 为此在 62310 工作面二期评价单元下向顺层预抽钻孔施工过程 中， 对封孔长度进行了考察,同时改进了封孔工艺， 初步取得了效果。 3 原因分析 （1）62310 风巷沿上阶段 62210 工作面顺槽原巷充填掘进。 62210 工作面回采后，沿煤层倾向向下产生一定长度的卸压松动影 响范围，且长度大于一期顺层钻孔封孔长度。 （2） 上阶段 62210 顺槽掘进采取了底板巷穿层钻孔条带掩护的 区域防突措施， 造成 62310 风巷沿煤层倾向向下 10-15m 为穿层钻孔 影响范围。 （3）一期风巷顺层钻孔采用注水泥砂浆封孔方式，水泥砂浆凝 固后存在收缩、不承压，且受采动影响容易产生裂隙。 4 卸压松动范围考察 为了确定上阶段回采对下阶段卸压松动影响范围，我们在二期 风巷顺层钻孔施工中进行了考察。 4.1 考察孔施工 在二期风巷沿走向施工间隔 5m，孔径 113mm，孔深 105m，编号 为 1、2、3的 3 个考察钻孔。 4.2 考察孔封孔 对 3 个考察钻孔，封孔长度分别为 20m、30m、40m。采取“两 堵一注” 封孔段两端采用聚氨酯封堵封孔段注聚氨酯的封孔方式 封孔。 4.3 考察孔抽采效果 3 个考察孔封孔后合茬抽采，并单独安装孔板流量计和自动计 量对抽采效果进行考察，抽采情况如表 1 所示 表 1 考察钻孔抽采情况考察表 孔号 封孔 长度（m） 平均浓度 单孔平均抽采混量 m3/min 单孔平均抽采纯量 m3/min 考察孔 1 20 50 0.06 0.030 考察孔 2 30 79 0.031 0.025 考察孔 3 40 74 0.033 0.025 4.4 松动范围确定 通过以上考察及数据分析，封孔长度 20m 时纯量最大，浓度较 高，为此确定卸压松动范围为 20m。 5 封孔工艺改进 5.1 一期封孔工艺 一期风巷顺层钻孔采用“两堵” （封孔段两端采用聚氨酯封堵） 封孔段注水泥浆的封孔方式， 全程下 1 吋花管护孔， 封孔长度 12m。 5.2 改进后的封孔工艺 改进后的封孔工艺， 采用 “两堵” （封孔段两端采用聚氨酯封堵） 封孔段注聚氨酯的封孔方式， 全程下 1 吋花管护孔， 封孔长度 20m， 如图 1 所示。 5.3 封孔费用比较 对封孔费用进行了比较采用注聚氨酯封孔方式费用约 452.83 元、 采用注水泥封孔方式费用约 447.71 元， 两种封孔方式费用相当。 5.4 抽采效果 二期顺层钻孔计施工 106 孔，均采用“两堵” （封孔段两端采用 聚氨酯封堵） 封孔段注聚氨酯的封孔方式， 干管抽采浓度平均 33， 抽采纯量平均 2.6m 3/min，单孔抽采纯量平均 0.025m3/min。 6 建议 （1）倾斜煤层在施工下向顺层钻孔前，封孔要考虑上阶段采动 卸压松动影响范围，钻孔封孔长度要大于此影响范围。 （2）顺层钻孔封孔要考虑穿层条带掩护钻孔影响范围，钻孔封 孔长度要大于此影响范围。 （3） 在封孔费用相当的情况下， 可以优先考虑采用 “两堵” （封 孔段两端采用聚氨酯封堵）封孔段注聚氨酯的封孔方式。 （4）B10 煤关键保护层采用立体式瓦斯综合治理技术，充分发 挥一巷多用的瓦斯综合治理功能，实现煤与瓦斯安全高效共采。在 实现技术经济一体化的基础上，用合理确定封孔深度和封孔段长度 来治理近距离煤层群瓦斯， 充分发挥合理的封孔深度和封孔段长度， 以保证瓦斯综合治理功能，实现煤与瓦斯安全高效共采，具有很好 的经济效益。 参考文献 [1]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州中国矿业大学出版社,1992. [2]李树刚,林海飞,成连华.基于采动裂隙椭抛带的煤与瓦斯共采机理 [A].安全高效矿井安全保障技术陕西省煤炭学会学术年会论文 集（2011）[C].2011. [3]周世宁,林伯泉.煤矿瓦斯动力灾害防治理论及控制技术[M].北京 科学出版社,2007. [4]刘春,宋小林,周福宝等.带压定向注浆封孔技术在比德煤矿的应用 [J].中国煤炭,20114. [5]周福宝,李金海,昃玺等.煤层瓦斯抽放钻孔的二次封孔方法研究[J], 中国矿业大学学报,20096. 作者简介 牛玉国，1975 年 1 月出生，安徽淮南人，男，学士学位， 2007 年 7 月毕业于中国矿业大学采矿工程专业；现任职于淮南矿业集团淮浙 煤电公司顾北煤矿一通三防部工作，主要从事矿井瓦斯治理、通风 及煤与瓦斯突出等技术管理工作，工程师。