张集煤矿13-1煤层“一孔两消”区域防突技术

高波

淮河能源集团煤业公司张集煤矿，安徽淮南 232001

摘要：突出煤层掘进与回采需要预抽瓦斯，传统的方法是在掘进和回采前分别钻孔预抽，浪费人力和财力，为了时间降本增效，淮河能源控股集团煤业公司张集煤矿开展了“一孔两消”防突技术的研究与应用，实践证明，该项技术切实可行，效果显著，值得推广使用。

关键词：突出煤层；一孔两消；防突技术

前言

为实现一次钻孔施工，突出煤层煤巷掘进及工作面回采预抽区域瓦斯治理一次到位，达到降本增效的目的。张集煤矿与平安工程院合作，在1124（3）工作面、1415（3）工作面开展了“一孔两消”区域防突技术研究，共计施工钻孔18920.7m，减少1000余米底抽巷的施工，解放煤量约34万吨，取得了显著成效。

1工作面概况

1124（3）工作面为东一13-1（2）采区最后一个块段，工作面倾向长116m，走向长1080m，1124（3）轨顺与1123（3）运顺净煤柱8m，为单沿空回采工作面，北邻的1121（3）～1123（3）工作面均已回采完毕。该面切眼向外190m巷道标高-610~-630m，位于突出危险区实体段，最大瓦斯含量4.8314m³/t，瓦斯压力0.92 MPa，坚固性系数0.87～1.82，处于1123（1）工作面有效保护范围外，其余部分为1123（1）工作面被保护层工作面。

2 “一孔两消”区域防突技术原理流程图

图1 “一孔两消”区域防突措施流程图

3 钻孔施工

3.1 钻孔设计

1124（3）工作面“一孔两消”区域走向长度为1124（3）运顺里段186m；1124（3）切眼125m。钻孔设计倾角-2°～-5°，设计方位角32°～90°。设计钻孔数91个，孔深25~141m，钻孔量11854.7m，掩护到巷道轮廓线外15m。

3.2 施工工艺

钻孔施工选用ZDY4000LP（S）型煤矿用履带式液压钻机施工，配合采用“两堵一注”封孔工艺，即孔口为2吋双抗 PVC 管2m，向里为1.5吋双抗 PVC 管24m；在距孔口24-25m处扎囊袋做底，下入注浆管22m，返浆管4m，孔口用聚氨酯封堵不少于2m，全程下入1吋双抗 PVC 花管，封孔管采用插接式连接。

3.3 钻孔测斜与反演

1124（3）工作面“一孔两消”区域防突钻孔单排布置，做好钻孔测斜及反演。

3.4 抽采效果

1124（3）工作面“一孔两消”区域防突钻孔于2020年1月12日开始抽采计量，至2020年3月23日停抽，共计抽采量261707m3。1124（3）“一孔两消”区域防突钻孔瓦斯抽采浓度16.1%~67.3%，平均抽采浓度42.1%；瓦斯抽采混合量0.2~18.11m³/min，平均抽采混合量6.8m³/min；瓦斯抽采纯量0.1~9.41m³/min，平均抽采纯量3.1m³/min，抽采效果图见图2~3。

图2 1124（3）工作面“一孔两消”区域防突钻孔单孔浓度抽采效果图

4 抽采效果检验

4.1 区域防突措施效果检验

1124（3）工作面一孔两消效果效果检验钻孔共设计12个，采用直接测定法测定煤层残余瓦斯含量和残余瓦斯压力。

效果检验钻孔施工期间均未出现喷孔、顶钻、夹钻、吸钻及其它动力现象。现场实测最大残余瓦斯含量2.8869 m³/t，最大残余可解析瓦斯含量2.1169 m³/t，现场实测最大残余瓦斯压力0.25MPa。

4.2 掘进期间效果验证

1124（3）工作面“一孔两消”煤巷掘进期间，利用前探孔、预测孔等测定煤层残余瓦斯含量，共施工测点11个。测定残余瓦斯含量2.6461~2.8874m³/min。煤巷掘进期间测定残余瓦斯含量与效果检验期间测定的残余瓦斯含量具有一致性。

4.3 煤巷掘进期间防突指标验证

1124（3）切眼共预测26次，1124（3）运顺对应的“一孔两消”区域防突钻孔预抽区域共预测31次，最大钻屑量S为3.0~3.8kg/m，最大钻屑瓦斯解析指标K₁为0.06~0.20 mL/（g·min^1/2），且未出现喷孔、顶钻、夹钻等异常现象。

4.4 掘进期间揭露钻孔验证

1124（3）切眼掘进期间巷道内始终有揭露的钻孔或套管；1124（3）运顺“一孔两消”对应的区域可见钻孔70个，现场实际揭露钻孔62个，揭露钻孔率88.6%。

5 “一孔两消”区域防突技术效果

1124（3）、1415（3）工作面“一孔两消”掩护区域分别于2020年05月26日、6月19日安全贯通，效果良好：

（1）提高效率，解放资源。1124（3）切眼16天施工122.1m，月进度229m；1124（3）运顺“一孔两消”区域19天施工180.9m，月进度286m，同时实现解放优质13-1煤14.79万t；1415（3）工作面“一孔两消”掩护区内，抽采率30.8%，最大残余瓦斯含量2.72m

³/t，残余瓦斯压力为0.24MPa，解放优质13-1煤4.91万t。

（2）“一孔两消”钻孔即实现了煤巷掘进区域瓦斯预抽，又实现了工作面回采区域瓦斯预抽，达到了一次钻孔施工，瓦斯治理一次到位，为瓦斯治理赢得了时间。

（3）节省巷道，1214（3）工作面与1415（3）工作面一孔两消钻孔的施工共计节省瓦斯治理巷道（底抽巷）1000余米，为瓦斯治理争取了更多的时间，同时减低了矿井生产投入。

（4）取得显著效益，1124（3）试验区“一孔两消”区域防突技术多回收煤炭资源15万吨，该工作面煤炭平均发热量4400大卡/千克，按当前市场动力煤平均价格451元/吨折算，（吨煤平均综合成本235元/吨、吨煤平均利润216元/吨，）则新增销售收入6765万元，新增利润3240万元；1415（3）推广区“一孔两消”区域防突技术19万吨，该工作面煤炭平均发热量4800大卡/千克，2021年元月份该区域开始回采，按目前市场动力煤平均价格520元/吨折算（吨煤平均综合成本235元/吨、吨煤平均利润285元/吨），则新增销售收入9880万元，新增利润5415万元。

6 结束语

实践证明，“一孔两消”区域防突技术切实可行，有效解放了资源，取得了明显的经济和社会效益。

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