红阳二矿深部开采煤与瓦斯突出的综合防治

【摘要】红阳二矿为煤与瓦斯突出矿井，煤与瓦斯突出严重，防治压力较大，随着开采水平的延伸，主采区逐渐向深部转移，地应力增大，单一的治理手段已不能满足深部采场的瓦斯治理，给我矿防治煤与瓦斯突出提出了新的课题，通过对西三下部采区1201工作面的一系列的综合防治措施，为为矿深部煤炭的开采积累了宝贵的经验。

【关键词】深部开采；煤与瓦斯突出；综合防治

前言

红阳二矿主采区为西三区下部采区，主采层为12#煤层为复合结构煤层，该煤层多分布于-784.904～-889.917m区段内。西起F59断层，红阳三矿风井煤柱，东至F19断层和F19-2断层，北起煤层露头，南至F58断层，南北长1.84km，东西宽1.08km，面积1.99km2。通过实测，该煤层深部瓦斯压力5.8MPa，瓦斯含量22.9m3/t，煤的坚固性系数f为0.47；放散初速度P为34。以上各项指标均超过《防治煤与瓦斯突出规定》中给出的临界值，具有突出危险性。

1、综合治理方案的确定

1.1开采解放层

开采7煤解放层，该12煤上保护层为7#煤层，7煤层与12煤层间距40.45m～176.32m，平均88.4m。上保护层7#煤层开采时，充分考虑对12#煤层防突层的解放，采场布置长度200米，采面间留设小煤柱，煤柱宽度10米，减小煤柱对该12#煤层的影响范围，采高控制不低于3米，采面空区采用全垮落法管理。该煤层上保护层已于2010年开采完毕。后经实际鉴定经过保护层开采后，残余瓦斯压力为0.64MPa，残余瓦斯含量为7.24m3/t。

1.2定向千米钻机施工穿层预抽钻孔

开采解放层后，12#煤层虽低于临界值，但仍然十分接近临界值。煤层瓦斯含量、瓦斯压力随着煤层深度的增加而增加，该煤层的保护效果势必会越来越差。必须采取强化的抽采措施来巩固和提高被保护层的保护效果。通过采用定向千米钻机在12煤底板施工穿层孔，可大大减少12煤泄压瓦斯向7煤采空区涌入；千米钻施工轨迹平、剖面图分别见图1-1、图1-2。

由于预抽孔本身就有消突的作用，预抽孔配合保护层开采技术，更是对消突效果的一次巩固和提高。在7煤煤柱压煤区域施工12煤底板穿层预抽孔，对保护效果不充分的地区又是一次强化。

1.3工作面开采过程中的局部防治

西三下部采区1201工作面在回采前，执行顺层钻孔预抽回采区段煤层瓦斯区域防突措施。在西三下部采区1201运输顺槽内，距顺槽口1000米处布置第一个钻场，往顺槽口方向共计布置12个钻场，钻场均布置在前掘方向的右侧。1～9号钻场平均间距40米，9～15号钻场间距120米，1号钻场布置37个钻孔，其中12-1煤层19个，12-2煤层18个；2～15各布置29个钻孔，每个钻场12-1煤层15个，12-2煤层14个；运顺钻孔总数364个。

在西三下部采区1201回风顺槽内，距顺槽口1000米处布置第一个钻场，往顺槽口方向共计布置15个钻场，钻场均布置在前掘方向的左侧。1～9号钻场平均间距40米，9～15号钻场间距均为120米，1号钻场布置37个钻孔，其中12-1煤层19个，12-2煤层18个；2～15号钻场各布置29个钻孔，每个钻场12-1煤层15个，12-2煤层14个；回顺钻孔数387个。

该工作面施工顺层预抽钻孔总数751个。所有12-1和12-2煤层钻孔在开孔断面上均呈三花眼布置，平面上呈扇形布置，每层钻孔开孔间距要求不小于450mm。

1.4抽放

每打完一个钻孔要及时封孔并对接抽放管路进行预抽煤层瓦斯。封孔采用双抗管、合成树脂封孔。封孔作业必须严密。双抗管长度15m，前端用麻袋片封好，前端6m钻成花眼，外侧的9m用合成树脂封孔。封孔时将树脂用胶带捆绑到双抗管上，再用麻袋片和胶带缠绕在树脂前后段。合成树脂两种液体揉搓混合均匀，待所有树脂均揉搓到微微发热时，将双抗管迅速下入到孔内，封孔如图所示。

2、效果检验

煤层瓦斯含量是指单位重量的煤体中所含有的换算成标准状态时的瓦斯体积量，常用m3/t或ml/g作为计量单位。本次测定的瓦斯含量都是选择未受采动影响的原始煤体，即原始瓦斯含量。煤层原始瓦斯含量是煤层瓦斯主要参数之一，它是计算矿井瓦斯储量和预测瓦斯涌出量的基础，也是判定煤与瓦斯突出危险性的重要参数之一。

煤层瓦斯含量测定有直接法和间接法两种。直接法即利用煤层钻孔采集原始煤体煤芯，用解吸法直接测定煤样的瓦斯解吸量，并在实验室测定其残存量和瓦斯成分，补偿采样过程中的瓦斯损失量后，即可计算出煤层的瓦斯含量。

直接法测定西三区12煤层瓦斯含量，其测定结果记录如表2-2所示。

表2-1 直接法测定西三区12煤层瓦斯含量结果

测 定 地 点 解吸量

/m3/t.r 损失量

/m3/t.r 残存量

/m3/t.r 瓦斯含量

/m3/t

1201运输200米处40米孔 0.42 0.43 3.28 4.13

1201运输400米处40米孔 0.52 0.56 4.51 5.59

1201运输600米处40米孔 0.53 0.58 4.21 5.32

1201运输800米处40米孔 0.43 0.52 4.26 5.21

1201运输1000米处40米孔 0.35 0.47 4.38 5.2

1201回顺200米处40米孔 0.43 0.57 3.63 4.63

1201回顺400米处40米孔 0.38 0.49 4.05 4.92

1201回顺600米处40米孔 0.36 0.52 3.89 4.77

1201回顺800米处40米孔 0.51 0.61 4.52 5.64

1201回顺1000米处40米孔 0.53 0.68 4.76 5.97

3、结语

通过综合的瓦斯治理，红阳二矿现已形成首采面，并通过抚顺煤科院的瓦斯鉴定，确定消突有效，成果显著，为我矿今后的瓦斯治理工作打下良好的基础。