文/張輝元

隨著礦井開(kāi)采深度的不斷增加，瓦斯治理的難度日益突出，瓦斯抽采在礦井安全生產(chǎn)中的作用就越加重要。為了準(zhǔn)確地確定瓦斯抽采在相同的抽采負(fù)壓作用下，抽采鉆孔間距是否在抽采半徑內(nèi)，貴州盤(pán)江精煤股份有限公司土城煤礦運(yùn)用氧氣示蹤方法作為決定依據(jù)，確保高效抽采，安全生產(chǎn)。

一、瓦斯抽采過(guò)程中存在的問(wèn)題

在瓦斯抽采過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)沒(méi)有準(zhǔn)確的瓦斯抽采半徑，而任意確定抽采設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。如果鉆孔抽采間距過(guò)大，則無(wú)法有效抽采瓦斯且鉆孔之間存在盲區(qū)，達(dá)不到瓦斯治理的效果；如果抽采間距過(guò)小，將造成浪費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力。同時(shí)，因鉆孔間距小，施鉆過(guò)程中將增加煤體裂隙，給鉆孔封孔致密性造成難度，容易導(dǎo)致鉆孔維護(hù)困難等一系列問(wèn)題。

二、氧氣示蹤法的應(yīng)用

1.測(cè)定抽放半徑的方法選擇

預(yù)抽鉆孔在抽采煤層瓦斯時(shí)，在鉆孔負(fù)壓及瓦斯壓力的共同作用下，預(yù)抽鉆孔周?chē)后w的瓦斯不斷進(jìn)入鉆孔影響區(qū)域并被抽走，逐漸形成以鉆孔中心線為軸心的類似圓柱形的抽采影響區(qū)域，該抽采影響區(qū)域的半徑就是該預(yù)抽鉆孔抽采影響半徑。測(cè)定抽放半徑的方法有：壓力指標(biāo)法、含量指標(biāo)法、相對(duì)壓力指標(biāo)法、示蹤氣體法等方法。

為了充分考慮實(shí)際運(yùn)用效果，主要采用氧氣作為示蹤氣體。氧氣示蹤氣體法不但可以檢驗(yàn)?zāi)硞€(gè)抽采負(fù)壓作用下的鉆孔間距是否在抽采半徑內(nèi)，同時(shí)還可以檢驗(yàn)鉆孔封孔質(zhì)量和鉆孔內(nèi)一氧化碳情況。

2.氧氣示蹤法的優(yōu)勢(shì)和不足

選擇氧氣作為示蹤氣體的優(yōu)勢(shì)：氧氣制取方便，運(yùn)用廣泛，且氧氣無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味、不溶于水；運(yùn)用設(shè)備較少，利用礦井多功能氣體分析色譜儀可準(zhǔn)確測(cè)定出氧氣濃度變化情況，操作簡(jiǎn)單；利用氧氣示蹤法測(cè)定抽采半徑前，必須測(cè)定鉆孔內(nèi)氣體成分情況，能夠有效地考察鉆孔封孔質(zhì)量及孔內(nèi)一氧化碳情況。

氧氣示蹤法測(cè)定雖然具有分析速度快，檢測(cè)方便等優(yōu)點(diǎn)外，因鉆孔內(nèi)含有氧氣成分，容易使測(cè)定的抽采半徑準(zhǔn)確性差、監(jiān)測(cè)過(guò)程中鉆孔封孔不嚴(yán)密易導(dǎo)致參數(shù)分析錯(cuò)誤，所以運(yùn)用氧氣作為示蹤氣體分析抽采鉆孔是否在抽采半徑以內(nèi)，必須要求鉆孔氣密性好，對(duì)鉆孔的封孔質(zhì)量要求較高。為了避免鉆孔內(nèi)氧氣成分干擾測(cè)定結(jié)果，測(cè)定過(guò)程中必須反復(fù)論證減小誤差。

3.氧氣示蹤法的測(cè)定步驟

首先將鉆孔嚴(yán)密封抽以后，在未進(jìn)行測(cè)定前連續(xù)測(cè)定鉆孔內(nèi)氧氣濃度，確保鉆孔封孔可靠性；其次對(duì)測(cè)試孔進(jìn)行充氧，持續(xù)分析觀測(cè)孔內(nèi)氣體變化，一旦檢測(cè)到觀測(cè)孔內(nèi)氧氣濃度升高、瓦斯?jié)舛冉档?，即可預(yù)判鉆孔間距在有效抽采半徑內(nèi)；為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，并排除鉆孔漏氣供氧可能，第三步中斷對(duì)測(cè)試孔的充氧，觀測(cè)孔內(nèi)氧氣濃度再次降低，最終確定該測(cè)試孔和觀測(cè)孔的間距 （鉆孔間距）是否在抽采半徑以內(nèi)。步驟見(jiàn)下圖所示。

氧氣示蹤法測(cè)定抽采半徑步驟圖

三、氧氣示蹤法在確定抽采半徑中的實(shí)施

1.鉆孔布置

鉆孔選擇在巷道上幫煤層穩(wěn)定、附近無(wú)構(gòu)造的地點(diǎn)施工，施工鉆孔處保證巷道壓力小、支護(hù)完好，本次鉆孔施工在141211運(yùn)輸巷開(kāi)口往里370m處，鉆孔間距5.3m，鉆孔深度大于60m，封孔材料采用瑪麗散配合水泥帶壓封孔，封孔深度20m。鉆孔從5月12日開(kāi)始施工21#鉆孔，采用ZY-750鉆機(jī)施工，鉆孔直徑75mm，鉆孔垂直下幫，沿煤層鉆進(jìn)。到5月14日共施工5個(gè)鉆孔。

2.鉆孔氣體參數(shù)分析

鉆孔施工完后，立即對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔連抽，抽放24小時(shí)后，關(guān)閉19#、20#、22#、23# 測(cè) 試 鉆 孔 單 孔閥門(mén)（試驗(yàn)過(guò)程中 19#、20#、23# 單孔閥門(mén)始終處于關(guān)閉狀態(tài)），只對(duì)21#觀測(cè)孔進(jìn)行抽放，并每隔8小時(shí)取樣檢測(cè)鉆孔內(nèi)的氣體參數(shù)，氣體參數(shù)見(jiàn)表1所示。

從分析結(jié)果看，鉆孔內(nèi)氣體成分基本穩(wěn)定且無(wú)一氧化碳。從5月17日 8∶25開(kāi)始向 22#鉆孔內(nèi)充純度為99.5%的氧氣，保持氧氣不間斷供給，充氧氣4小時(shí)后每隔8小時(shí)對(duì)21#鉆孔取樣檢測(cè)鉆孔內(nèi)的氣體參數(shù)，氣體參數(shù)見(jiàn)表2所示。

表1 21#觀測(cè)孔內(nèi)氣體參數(shù)

表2充氧后21#觀測(cè)孔氣體參數(shù)

注入氧氣過(guò)程中，21#觀測(cè)孔內(nèi)氧氣逐漸升高，瓦斯?jié)舛戎饾u降低，實(shí)際說(shuō)明：22#測(cè)試孔內(nèi)的氧氣向21#觀測(cè)孔移動(dòng)；21#鉆孔存在漏氣可能。為進(jìn)一步核實(shí)氧氣濃度變化并非是鉆孔漏氣造成，5月18日18：20中斷氧氣供給，8小時(shí)后對(duì)21#觀測(cè)孔取樣檢測(cè)鉆孔內(nèi)的氣體參數(shù)。中斷充氧后的氣體成分中，氧氣濃度開(kāi)始下降，瓦斯?jié)舛乳_(kāi)始上升，排除鉆孔封孔不嚴(yán)密的可能性。5月21日10∶40對(duì)22#測(cè)試孔進(jìn)行二次充氧氣，進(jìn)一步核實(shí)22#測(cè)試孔在21#觀測(cè)孔的抽放范圍以內(nèi)，充氧氣4小時(shí)后每隔8小時(shí)對(duì)21#觀測(cè)孔取樣檢測(cè)，充分說(shuō)明22#測(cè)試孔處在21#觀測(cè)孔的抽采半徑以內(nèi)。

3.測(cè)定結(jié)果

通過(guò)反復(fù)向22#測(cè)試孔內(nèi)充氧，對(duì)21#觀測(cè)孔檢測(cè)到的氣體參數(shù)變化進(jìn)行分析，能夠充分證明22#鉆孔處在21#鉆孔抽采半徑以內(nèi)，兩孔間距為5.3m，即141211運(yùn)輸巷抽采半徑大于5.3m。

四、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)141211采面鉆孔采用氧氣示蹤法考察鉆孔間距是否在抽采半徑內(nèi)，不僅能指導(dǎo)鉆孔設(shè)計(jì)，還能隨時(shí)根據(jù)測(cè)定情況調(diào)整抽采負(fù)壓，使鉆孔具有足夠的抽采負(fù)壓，對(duì)瓦斯抽采具有很好的借鑒作用。