周立強(qiáng) 孫 波 孫忠勝

(1.沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司；2.沈陽(yáng)焦煤股份有限公司紅陽(yáng)三礦；3.沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)遼陽(yáng)石膏礦)

綜采工作面過(guò)斷層期間瓦斯治理探索

周立強(qiáng)1孫 波2孫忠勝3

(1.沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司；2.沈陽(yáng)焦煤股份有限公司紅陽(yáng)三礦；3.沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)遼陽(yáng)石膏礦)

在工作面出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，地質(zhì)構(gòu)造(斷層處)頂板巖石處于破碎狀態(tài)，很難保證高位鉆孔成孔率，鉆孔抽放失效，使瓦斯沿著斷層裂隙直接進(jìn)入工作面或采空區(qū)，造成工作面或上隅角瓦斯涌出異常。因此，在工作面過(guò)斷層期間，對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行加固、封堵，既提高了煤、巖體的整體穩(wěn)定性，又保證了高位鉆孔的成孔率，有效地治理綜采工作面瓦斯的異常涌出，保證了工作面的正?；夭?。

瓦斯治理 斷層 加固

1 概 況

沈陽(yáng)焦煤股份有限公司紅陽(yáng)三礦W1710回采工作面位于7煤西一采區(qū)輔助運(yùn)輸巷西側(cè)，南、北側(cè)為未采動(dòng)區(qū)。該工作面開切眼長(zhǎng)約170.0 m，開切眼回順端標(biāo)高 -1 057.855 m，運(yùn)順端標(biāo)高-1 044.721 m。開切眼至設(shè)計(jì)停采線長(zhǎng)約1 297.1 m，設(shè)計(jì)停采線回順端標(biāo)高-933.502 m，運(yùn)順端標(biāo)高-938.407 m。

地表為樹碑臺(tái)村、魚塘、稻田、高壓線、果園。標(biāo)高+22.50～+23.10 m。

1.1 煤層結(jié)構(gòu)

7煤為復(fù)合煤層，由7-1煤、7-2煤和7-3煤組成。其中7-1煤為不可采煤層，7-2煤和7-3煤為可采煤層。

7-1煤頂板為黑色泥巖，平均厚0.50 m，其上依次為泥巖、粉砂巖互層，平均厚10.70 m，細(xì)砂巖，平均厚7.60 m；7-3煤底板為粉砂巖，平均厚0.15 m，其下為中砂巖，平均厚8.0 m。

7煤f=0.3，泥巖f=1.8～2.9，粉砂巖f=2.7～4.5，中砂巖f=6.2.煤巖層產(chǎn)狀253°～298°，∠4°～8°。

1.2 構(gòu)造情況

該工作面運(yùn)順、回順及開切眼巷道實(shí)見斷層40條，對(duì)回采有影響的斷層34條，其中落差大于1.0 m 的斷層有3條。開切眼FK1#逆斷層(落差1.7 m)與回順Fh10#逆斷層(落差0.9 m)為同一條斷層，向南東方向延伸，落差逐漸變小，對(duì)生產(chǎn)影響較大。其他斷層對(duì)生產(chǎn)影響較小。

1.3 水文地質(zhì)情況

該工作面水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，圍巖富水性弱。山西組為弱含水層，滲透系數(shù)為0.009 13 m/d。根據(jù)W1706工作面實(shí)際揭露情況分析，預(yù)計(jì)該工作面煤、巖層涌水量小于2 m3/h。

(1)該工作面采至568.3 m時(shí)見874#鉆孔，根據(jù)精查地質(zhì)報(bào)告，該鉆孔封閉良好。封孔情況如下：①第三、四系封閉段，第三系底界面上11.8～底界面下28.2 m,封厚40 m；②煤系封閉段，7煤頂板上147.94～底板下77.72 m,封厚228.24 m。

(2)該工作面采至913.3 m時(shí)見9903#鉆孔。該鉆孔為西二采區(qū)補(bǔ)勘鉆孔，封閉良好。封孔情況如下：①自孔口往下封閉15.0 m；②第四系底界面上21.0～底界面下14.0 m，封厚35.0 m；③煤系封閉段，7煤頂板上147.05～底板下90.07 m,封厚240.0 m。

根據(jù)通風(fēng)部門提供的瓦斯資料，W1710工作面的瓦斯涌出量為4～6 m3/t，在回采過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)瓦斯管理。

2 工作面過(guò)斷層瓦斯異常涌出原因分析

(1)鉆孔成孔率低。鉆頭進(jìn)入斷層后，由于斷層線附近巖石破碎，極易塌孔，造成不回水、夾鉆等情況；鉆頭與斷層斜交時(shí)很難通過(guò)斷層面。因此，鉆孔很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，直接影響瓦斯抽放率，造成工作面及上隅角瓦斯超限。

(2)由于受采動(dòng)及老頂來(lái)壓影響，斷層提前與鄰近煤層及采空區(qū)溝通，造成瓦斯提前大范圍的涌入工作面，使工作面瓦斯異常，時(shí)常瓦斯超限。

3 注料施工方法及技術(shù)參數(shù)

首先找準(zhǔn)斷層走向、傾角，在斷層的一盤向斷層打20多個(gè)鉆孔，長(zhǎng)度4～16 m，傾角6°～45°，鉆孔方向垂直于煤壁。由于暴露的巷道斷層傾向、走向受地質(zhì)影響里外不一致，鉆孔只要打過(guò)松動(dòng)圈就可以；對(duì)頂板裂隙，鉆6°～45°鉆孔，采用加固1#泵進(jìn)行充填加固,充填能達(dá)到一定高度；對(duì)于煤壁，深4 m、傾角6°～10°的鉆孔效果最佳，最多一孔注料2 t。利用注料方法封閉斷層，可徹底消除斷層對(duì)抽放鉆孔影響，充填半徑達(dá)到30～50 m，既可注頂板斷層又可注煤壁斷層，使斷層處于封閉狀態(tài)(注料泵壓力為20 MPa)，注料示意見圖1。

4 瓦斯治理效果

(1)充填加固材料后，保證了成孔率，避免鉆孔到斷層破碎帶就不回水，使鉆孔半道夭折造成廢孔，鉆孔深度不到裂隙帶影響抽放效果。通過(guò)計(jì)算，注料與不注料的斷層抽放瓦斯純量相差10 m3/min。

(2)有效堵塞了瓦斯非正常涌出通道。根據(jù)瓦檢員實(shí)測(cè)，未注料斷層瓦斯涌出濃度為3%～5%，在采煤機(jī)破煤到斷層處瓦斯大量涌出，

造成瓦斯超限；在注料后的斷層處，瓦斯?jié)舛群推渌罕谔幓緵]有變化，在跟蹤斷層時(shí)又發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離注料的斷層進(jìn)入工作面后，瓦斯依然較大，這就說(shuō)明斷層注料起到很好的效果。

(3)通過(guò)采面過(guò)斷層現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，斷層在回采期間上隅角瓦斯?jié)舛纫恢北３衷?%左右，工作面瓦斯?jié)舛纫恢北３衷?.6%左右，回風(fēng)順槽瓦斯?jié)舛缺３衷?.5%左右，基本和回采工作面未到斷層期間瓦斯?jié)舛缺３忠恢?，保證了工作面正常回采。瓦斯排放沒有影響正常回采，且抽放效果及抽放率非但沒下降反而升高。經(jīng)驗(yàn)證，未進(jìn)斷層前鉆孔抽放純量為28～ 30 m3/min，進(jìn)斷層后為31～ 36 m3/min。注料前后各點(diǎn)瓦斯參數(shù)見表1。

表1 注料前后各地點(diǎn)瓦斯參數(shù)對(duì)比

5 結(jié) 論

①注料后，斷層面圍巖形成一體，710回順的高位鉆孔保證了很好的成孔率，增加了抽放效率;②在斷層進(jìn)入工作面后，有效的堵塞了瓦斯非正常涌出渠道，使瓦斯直接進(jìn)入采空區(qū)，利用高位鉆孔抽出，保證了工作面瓦斯不超限。

綜上所述，加注料是煤礦治理斷層瓦斯非正常涌出的一項(xiàng)實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)，同時(shí)與高位鉆孔與采空區(qū)預(yù)埋管抽放相結(jié)合，能很有效的治理綜采工作面瓦斯，保證礦山正常生產(chǎn)。

2014-07-04)

周立強(qiáng)(1970—)，男，工程師，110122 遼寧省沈陽(yáng)市虎石臺(tái)鎮(zhèn)建設(shè)路。