科技創新多措並舉
努力提公升礦井瓦斯抽採水平
--鶴煤八礦瓦斯治理技術交流材料
一、礦井概況
八礦位於鶴壁礦區南部，井田南北走向5.25km，東西傾向1.7-1.
9km，面積約7.9km2。2023年建井，2023年投產，礦井設計生產能力為0.
1mt/a，1970-2023年擴建為0.6mt/a，2023年礦井核定生產能力為0.81mt/a。
礦井開拓方式為立井、斜井混合式開拓。通風方式為混合式，通風方法為抽出式通風，共有四個進風井和兩個回風井，總進風量11000m3/min，總回風量11684m3/min。布置有30、31和32三個生產採區，均實現了分割槽通風，並設有專用回風巷，能夠滿足安全生產需求。
2023年8月鑑定為突出礦井，2023年礦井瓦斯鑑定結果為：絕對瓦斯湧出量25.54m3／min，相對瓦斯湧出量16.
01m3／t，礦井瓦斯等級為煤與瓦斯突出礦井。煤層瓦斯含量12.1-18.
6m3/t，瓦斯壓力1.3-1.7mpa，煤層透氣性係數2.
62-4.78m2/mpa.d,屬於勉強可抽放煤層。
礦井抽採系統健全，共建有瓦斯抽採系統5套，分別為地面廣場和新風井瓦斯抽放幫浦房及井下南翼、北翼和**移動抽放幫浦站，安裝瓦斯幫浦10臺，額定抽放能力400m3/min，實際抽放能力150～200 m3/min，抽放濃度5.9～22％，月抽放量65萬m3左右，礦井瓦斯抽放率40～45％。礦井實現了瓦斯分源抽放，分源治理。
二、瓦斯治理理念的轉變及區域瓦斯治理的必要性
我礦在這幾年生產過程中逐步體會到，瓦斯已成為制約礦井安全生產的瓶頸，瓦斯問題得不到有效解決，高產高效將成為空談，礦井長遠發展也無從談起。為此，痛下決心，更新理念，在瓦斯抽放上抱定了「只有打不到位的鑽孔，沒有抽不出的瓦斯」的理念，真正樹立了「治理瓦斯就是解放生產力，治好瓦斯就是發展生產力」的瓦斯治理理念，將瓦斯治理作為安全一號工程，依靠技術創新，實現抽放技術突破。
鶴煤八礦依據自身條件，在不具備開採保護層條件的情況下，通過不斷實踐總結，摸索出了一條適合礦井實際的底板抽放巷穿層鑽孔抽放治理瓦斯技術，解決了煤巷掘進消突和工作面採前預抽技術難題。通過施工穿層抽放鑽孔，既可預抽煤巷條帶煤層瓦斯，消除煤巷掘進期間的突出危險性，又可通過底板抽放巷頂板扇形鑽孔抽放，充分預抽工作面回採區域中下部瓦斯，以達到減小或初步消除回採工作面突出危險性的目的，還能預先探清採煤工作面地質構造和煤層厚度，為決定開採方式提供科學依據。
三、提高瓦斯抽採效果的措施
（一）底板抽放巷穿層鑽孔布置
1.底板抽放巷及抽放鑽場布置
3203底板抽放巷布置在距煤層底板23m的岩層內，巷道設計斷面為3.6 m×3.8 m，採用錨網噴支護。
底板抽放巷抽放鑽場在底板抽放巷下幫開掘，鑽場間距20公尺，深度4公尺，斷面為3.2 m×3.0 m，採用錨網噴支護。
如圖1所示。
圖1 底板抽放巷及抽放鑽場布置關係圖
2．穿層抽放鑽孔布置
布孔原則：①鑽孔在預抽區域內均勻布置，並穿過煤層全厚進入頂板0.5m；②鑽孔終孔間距以實測有效抽放半徑為基礎進行設計；③孔徑94mm，以提高抽採瓦斯濃度。
設計施工方案：底抽巷內穿層鑽孔設計與施工分前期和後期兩步進行。
第一步前期預抽，主要是為煤巷掘進防突服務。在底板抽放巷抽放鑽場內打鑽，對下順槽周圍煤層瓦斯進行條帶區域預抽。每個鑽場布置8排7列56個孔，鑽孔直徑94 mm，沿煤層傾斜方向呈扇形布孔，鑽孔控制到下順槽輪廓線外上幫26 m、下幫16 m範圍，鑽場、鑽孔布置如圖2和圖3所示。
圖2 底板抽放巷鑽場內穿層鑽孔平面布置示意圖
圖3 底板抽放巷鑽場內穿層鑽孔剖面布置示意圖
第二步後期預抽，主要是為採煤工作面回採防突服務。為避免打鑽與底板抽放巷掘進相互影響，待底抽巷掘進貫通形成系統或煤巷進入施工後，在底板抽放巷內，每隔10m布置乙個頂板扇形抽放鑽場，每個鑽場布置12個孔，鑽孔沿煤層傾斜方向呈扇形布置，鑽孔直徑94 mm，對整個工作面瓦斯進行區域預抽，可有效解決工作面中下部瓦斯較難抽放的問題，鑽孔布置如圖4和圖5所示。
圖4 底板抽放巷頂板扇形穿層鑽孔平面布置示意圖
圖5 底板抽放巷頂板扇形穿層鑽孔剖面布置示意圖
（二）改進打鑽技術
1．實施大直徑鑽孔從源頭上提高瓦斯抽放量
遵循「五大一深」抽放模式中「大鑽孔」原則，開孔孔徑不得低於94mm，孔間距、排間距均按0.4m布置鑽孔，做到橫成排縱成列，以便封孔後規範連線。通過實踐證明：
增大鑽孔直徑可以有效提高瓦斯抽放量，過去施工的穿層孔直徑只有75mm，孔徑較小，瓦斯抽放效果不好，通過加大鑽孔直徑，單孔濃度達到了80%以上，取得了很好的抽放效果。
2．鬆軟煤層複雜地質條件下本煤層深孔打鑽技術
打鑽工作是瓦斯抽放最基礎工作，鑽孔深度、鑽孔控制範圍直接影響著瓦斯抽放和消突效果，為此，我礦在施工鑽孔方面重點做了以下兩項工作：
在控制鑽孔定位和定向方面，由區隊技術員負責，將抽放設計中鑽孔方位角逐一轉換成與巷道中線的夾角，並在井下現場施工圖版上，與鑽孔其它設計引數一併標出，在鑽場內，按照橫成排縱成列要求確定出鑽孔開孔位置後，將巷道中線平移到鑽孔開孔處，利用半圓儀標定出鑽孔方位，然後按照鑽孔設計傾角進行施工。
在保證鑽孔深度方面，由於八礦煤層鬆軟，透氣性差，地質構造複雜，並伴隨有應力集中，瓦斯含量高，瓦斯壓力大等不利因素，在鑽進過程中容易造成噴孔、卡鑽、塌孔、斷鑽桿、丟鑽桿、掉鑽頭等事故，導致抽放鑽孔深度相對較淺，達不到設計要求，影響鑽孔深度和消突效果。為解決這一技術難題，八礦從更新裝置，改進軟煤打鑽工藝入手，採取了以下措施後，使打鑽深度突破了110m。
一是引進大功率、大扭矩鑽機，淘汰落後的小功率鑽機，實施深孔打鑽技術，提高鑽進深度。
二是消滅4寸管徑以下的壓風管路，滿足打鑽所需風量、風壓的要求，打鑽地點風壓必須達到0.4mpa以上，風量達到2-3m3/min。
三是改進軟煤打鑽工藝，嚴格遵循「低壓慢速、邊進邊退、掏空前進」的原則，重點掌握好壓力、速度和排渣三個環節，防止噴孔、卡鑽等動力現象發生。
在32011南工作面下順槽利用300型大功率鑽機實施深孔抽放鑽孔後，孔深突破了110m，上下順槽鑽孔相互搭接，消除了抽放空白帶。
（三）創新封孔工藝
眾所周知，鑽孔封孔是瓦斯抽放工作中最為關鍵的環節，封孔質量的好壞直接影響抽放效果。八礦最初採用的是布纏鋼管倒馬麗散封孔方法，封孔長度6m。由於封孔長度短，封孔材料密封性差，造成封孔效果不佳，新帶抽的鑽孔濃度大部分在45%以下，而且衰減時間快，衰減幅度大。
為了解決這一問題，八礦自購了多種新型封孔材料，在封孔工藝改進方面進行了三次創新，都取得了顯著效果。
1．應用濃度衰減鑽孔封孔堵漏工藝
對濃度已衰減的低濃度鑽孔，重新進行封孔堵漏，提高鑽孔抽放濃度。具體做法是：對井下帶抽的濃度低於20%的所有鑽孔進行掏孔，然後在原來封的6m長直徑1寸封孔鋼管內重新續接一根10m長直徑為6分的鋁塑管，並預先對外口進行臨時封堵，封堵後，採用專用封孔幫浦向兩封孔管之間的間隙內註馬麗散封孔材料，重新封孔帶抽，封孔深度由6m加深到10m。
經過對原低瓦斯濃度的抽放鑽孔進行重新封孔堵漏，使原抽放鑽場的抽放濃度由不足20%提高到了30%以上。
2．改進落後的封孔方法和封孔材料
淘汰過去落後的封孔方法和封孔材料，採用鋁塑管配安爾封孔材料這一新型封孔技術，將封孔深度由過去的6m全部提高到10m以上，封孔管管徑由過去的25mm加大到50mm以上，提高了瓦斯抽放效果。具體做法是：在一根10m長的鋁塑管上**5個長度為1.
7m的特製水泡皮，水泡皮在鋁塑管上呈兜狀**，然後將封孔材料（安爾）按照1:1的比例調配好，倒入已綁好的水泡皮內，隨即插入鑽孔內，幾秒內就可膨脹完成封孔工作。由於鋁塑管是一根整體管路，中間沒有介面，保證了鑽孔嚴密不漏氣。
採用該方法封孔後，單孔濃度均達到了80%以上，多數鑽孔甚至達到100%，提高了瓦斯抽放量。
3．推廣應用新型封孔材料進行定向定位封孔
由於鋁塑管配安爾封孔技術無法應用於角度較大的鑽孔，而且封孔位置、封孔方向無法人為控制。我礦自2023年後半年，又推廣應用了更為先進的定向定位封孔技術，該方法採用可以定向定位膨脹的封孔劑作為封孔材料進行封孔，通過人為控制封孔劑膨脹方向和膨脹位置，消除下向孔容易堵孔、上向孔封孔深度不夠的現象。同時可人為控制封孔位置，確保了封孔效果更加嚴密。
具體方法是：
封孔前首先將鑽孔內的煤（巖）粉用高壓水沖洗乾淨，然後將2袋定向封孔材料按照由里向外膨脹的方向固定在鑽孔最裡側一根直徑為2寸、長度為3公尺的聚氯乙烯管的中間部位，然後將第二段封孔管用對接的方法與第一段連線，第三段封孔管與第二段連線。封孔長度10m，除最裡側一段封孔管固定一處2袋封孔材料外，其餘2段封孔管上全部固定兩處封孔材料，封孔材料全部固定到封孔管上後，用手擠壓袋裝封孔材料，使2種膠體材料均勻混合，然後迅速將聚氯乙烯管送入鑽孔內，孔口留有300mm長的聚氯乙烯管以便與抽放管路連線、帶抽，孔口處用封孔布纏繞填實，大約一分鐘後，膠體即可反應膨脹完成封孔工序。
通過對3203底抽巷穿層孔封孔工藝的改進，應用新型封孔材料進行定向定位封孔後，大幅度提高了瓦斯抽放濃度，新抽鑽孔單孔濃度均在80%以上，甚至高達100%，帶抽12個月後鑽場瓦斯濃度仍然保持在50%以上，抽放效果較好。通過實踐表明：「大管徑」、「深封孔」是提高瓦斯抽放效果最直接、最有效的措施，也是今後瓦斯抽放工作發展的必然趨勢。
（四）研製應用「集氣箱」消除抽放鑽場與管路積水
八礦原來鑽孔與支管連線方式是：在兩根平行焊接的4寸短節上焊接多個三通接頭，用軟膠管與鑽孔連線。由於4寸短節容積小，若鑽孔略有積水就會堵塞管路，影響瓦斯抽放效果。
針對這一問題，礦成立了技術攻關小組，經過不斷**、比擬、分析，成功研製出抽放鑽場「集氣箱」，該裝置能夠使鑽孔內瓦斯、水、煤巖粉三者進行氣、水、物自然分離，瓦斯被抽走，積水和沉澱後的雜物通過排水孔排出，徹底解決了抽放鑽場、管路積水問題，保證了抽放效果。
1.結構特點與操作程式：集氣箱長1200mm、寬680mm、高760mm，由3mm厚的鋼板焊接而成，在集氣箱頂部和一側共焊接65個連線鑽孔的直通管，在箱體頂部焊接短節與抽放管路連線抽放，在短麵一側焊接排氣口和放水口，集氣箱結構如圖6所示。
連抽後安設閘閥進行控制，需要進行放水時，關閉鑽場閥門，開啟放水閥門和進氣閥門。放水結束後，操作順序反之。箱體內沉積的煤巖粉通過箱體底部閘閥清理。
關於平煤股份四礦11月份瓦斯抽放資金補貼的
申請報告 平煤股份通風處 2011年11月份,截止24日共完成瓦斯抽放量72.77萬m3，其中穿層鑽孔和本煤層鑽孔抽放量8.46萬m3,上隅角抽放量為64.31萬m3，公司計畫70萬m3 超集團公司月計畫2.77萬m3,本月正常運轉的抽放幫浦站有已三固定幫浦站 地面幫浦站 己三新幫浦站 庚組幫浦站 ...
關於平煤股份四礦4月份瓦斯抽放資金補貼的
申請報告 平煤股份通風處 2011年4月份,截止24日共完成瓦斯抽放量84.5萬m3，其中穿層鑽孔和本煤層鑽孔抽放量20427m3,上隅角抽放量為82.5m3，公司計畫93萬m3 欠集團公司月計畫 8.5萬m3,本月正常運轉的抽放幫浦站有已三固定幫浦站 地面幫浦站 己三新幫浦站 庚組幫浦站 本月完成...
鶴煤六礦瓦斯治理工作體系建立應用
摘要 系統的介紹了六礦瓦斯綜合治理工作體系的建立及系統運作的情況,總結了瓦斯治理的核心理念和創新思路,建立健全瓦斯治理各項管理制度,推行現場簽字確認制度和單項工程記錄制度,建立考核評價體系,通過綜合的運用,形成了一套完整的瓦斯治理工作體系,確保瓦斯治理取得實質性的效果。關鍵詞 鶴煤六礦瓦斯 中圖分類...