【摘要】新集一礦2813采區(qū)13-1煤煤層瓦斯壓力大、瓦斯含量高。具有突出危險(xiǎn)性，利用開采保護(hù)層對(duì)13-1煤層產(chǎn)生卸壓增透作用，在被保護(hù)層281316工作面底板瓦斯抽采巷布置穿層鉆孔進(jìn)行抽采卸壓瓦斯，通過比較卸壓前后13-1煤層的各項(xiàng)參數(shù)表明，開采保護(hù)層與穿層鉆孔的抽采使281316工作面13-1煤消除了突出危險(xiǎn)性。

【關(guān)鍵詞】保護(hù)層開采 卸壓增透 現(xiàn)場應(yīng)用

1工作面概況

保護(hù)層工作面281110位于二水平八采區(qū)東翼，是八采區(qū)11-2煤層設(shè)計(jì)的第三個(gè)工作面。工作面開采機(jī)巷標(biāo)高-578.7m～-598.5m，風(fēng)巷-519.3m～-547.8m。281110保護(hù)層工作面范圍內(nèi)11-2煤與上覆被保護(hù)層13-1煤層平均間距為74.43m。13-1煤層全層厚度4.31～10.11m，平均全層厚度7.21m;13-1煤層與13-1下煤層分層夾矸厚度0～3.3m，平均厚度1.77m，煤層傾角平均20°。對(duì)13-1煤層進(jìn)行瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測試，測試表明原始瓦斯壓力為1.7MPa，原始瓦斯含量為10.01m3/t。

2鉆孔方案設(shè)計(jì)

2.1穿層鉆孔布置

281316工作面瓦斯抽采鉆孔布置：在281316底板巷中每60m在巷道兩幫各布置一組鉆場，鉆場間距15m。施工穿層鉆孔對(duì)上覆13-1煤進(jìn)行瓦斯抽采，每個(gè)鉆場施工24個(gè)鉆孔，鉆孔終孔半徑20m，每個(gè)鉆孔施工至13-1煤頂板不小于1m位置。鉆孔布置剖面圖如2-1所示。

2.2封孔

按照“囊袋”封孔工藝進(jìn)行封孔?？卓诜饪滋坠苋紫轮霉軓紻N73mm的鐵套管;工作面過斷層、構(gòu)造等地質(zhì)條件較差，易造成鉆孔垮塌時(shí)，全孔下置管徑DN73mm鐵套管（前端 1/3段為篩孔管）以確保封孔及抽采效果。封孔管留出煤壁100mm為宜。鉆孔封孔長度不小于10m，根據(jù)現(xiàn)場情況可適當(dāng)增加鉆孔注實(shí)深度，確保鉆孔不漏氣。

3卸壓增透效果分析

3.1煤層瓦斯抽采效果

281316底板瓦斯抽排巷穿層鉆孔預(yù)抽13-1煤層瓦斯，鉆孔布置均勻，無空白帶。穿層鉆孔控制范圍走向長約756m，傾向長約202m。13-1煤層平均厚度7.21m，煤層平均傾角20°，煤層原始瓦斯含量10.01m3/t，煤層容重1.43m3/t。穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)域煤層瓦斯儲(chǔ)量為：

W=長×寬×煤厚×煤層瓦斯含量×容重/cos（20°）=730×190×10.01×1.43/cos（20°）≈1523萬m3

預(yù)抽區(qū)域煤層瓦斯儲(chǔ)量約為1523萬m3。自2011年9月在281316工作面底板巷施工13-1煤層抽采鉆孔并開始進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，281110工作面于2011年11月至2012年6月回采，至2013年11月累計(jì)抽采13-1煤層瓦斯1308萬m3，抽采率達(dá)85.9%，抽采效果顯著。

3.2煤層瓦斯壓力及含量變化考察

在保護(hù)層開采之前測定：2813采區(qū)13-1煤層原始瓦斯壓力為1.7MPa，原始瓦斯含量為10.01m3/t。保護(hù)層工作面開采后，被保護(hù)層產(chǎn)生卸壓變形，形成大量的空隙及裂隙網(wǎng)絡(luò)大量導(dǎo)通，煤層透氣性大大增加，通過281316底板巷穿層鉆孔瓦斯抽采后，實(shí)測殘余13-1煤層的殘余瓦斯壓力最大值為0.16MPa、殘余瓦斯含量最大值為3.19m3/t。煤層瓦斯壓力和瓦斯含量均降到突出危險(xiǎn)指標(biāo)以下，從而消除了13-1煤突出危險(xiǎn)性。

3.3煤層透氣性考察

通過穿層鉆孔測定13-1煤層透氣性系數(shù)，該方法需要打鉆時(shí)測定煤層的原始瓦斯壓力、卸壓后的鉆孔瓦斯自然流量及測定煤層的瓦斯含量系數(shù)。通過鉆孔徑向不穩(wěn)定計(jì)算公式來進(jìn)行煤層透氣性系數(shù)計(jì)算，測算出13-1煤層透氣性系數(shù)為0.05718m2/MPa2·d，煤層屬于難以抽采煤層。

保護(hù)層11-2煤開采后，被保護(hù)層13-1煤產(chǎn)生卸壓變形，原有的裂隙進(jìn)行延伸擴(kuò)展且產(chǎn)生大量新的空隙裂隙并相互聯(lián)通形成裂隙網(wǎng)絡(luò)，卸壓增透后在13-1煤層受保護(hù)區(qū)域的透氣性系數(shù)增加到33.8899m2/MPa2·d，透氣性提高了591倍。

3.4煤層頂?shù)装迮蛎涀冃?/p>

采用深部基點(diǎn)法測定煤層頂?shù)装逑鄬?duì)變形，變形鉆孔施工時(shí)要進(jìn)入煤層頂板1.0m。鉆孔見煤后2.0m，實(shí)測最大膨脹變形量103mm，最大相對(duì)變形ε為10.1‰，遠(yuǎn)超于《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中臨界值3‰，變形量大說明煤體中產(chǎn)生了大量的裂隙，進(jìn)一步起到消除13-1煤層突出危險(xiǎn)性的作用。

4結(jié)語

（1）通過281316底板巷進(jìn)行合理的鉆孔參數(shù)布置，進(jìn)行穿層鉆孔抽采13-1煤卸壓增透的被保護(hù)層，抽采出大量瓦斯，降低被保護(hù)層瓦斯含量和瓦斯壓力。

（2）采用“囊袋”封孔工藝進(jìn)行封孔后，未出現(xiàn)漏氣或者測試的瓦斯參數(shù)失效情況，說明該封孔方式適用于本礦穿層鉆孔封孔。

（3）通過保護(hù)層11-2煤的開采，被保護(hù)煤層13-1煤瓦斯透氣性增大、煤層卸壓膨脹變形達(dá)到10.1‰，說明被保護(hù)層產(chǎn)生卸壓增透作用，產(chǎn)生大量裂隙并形成裂隙網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)：

[1]煤礦安全規(guī)程.煤炭工業(yè)出版社，2011.

[2]《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》讀本.煤炭工業(yè)出版社，2009.

[3]石必明.保護(hù)層開采覆巖變形移動(dòng)特征及防突工程應(yīng)用實(shí)踐[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2008.

作者簡介：邢紅旗（1975.04-）男，大學(xué)本科學(xué)歷，地質(zhì)工程師，工程碩士研究生，主要從事礦井地質(zhì)、瓦斯地質(zhì)等技術(shù)和研究工作。