摘要：柏林煤矿是四川达竹煤电集团有限责任公司的二级单位，矿区地质条件复杂，煤层薄，稳定性、透气性差，钻孔施工、抽采瓦斯难度大，煤层瓦斯含量5.25～7.04m3/t，瓦斯压力0.68～0.7MPa。针对柏林煤矿单一薄煤层开采，低透气性煤层瓦斯抽放困难，抽放方法单一，抽放瓦斯浓度低。柏林煤矿提出了提高抽放瓦斯浓度的技术攻关措施，从抽放方法、钻孔设计、钻孔施工、封孔工艺、抽放管路更换、管路维护管理等方面作了大量富有成效的工作。经过近一年的实际工作和效果考核，实现了工作面顺层和采空区抽放浓度大幅度提高，矿井瓦斯抽采浓度大于20％，矿井瓦斯抽采纯量达到7m3/min，保证了矿井安全生产。实现了项目研究的预期目标，取得了较好的经济效益和社会效益。
关键词：提高；抽放浓度；研究
引言：柏林煤矿矿矿井生产区域逐步靠近边远地区，煤的埋藏深度加大，瓦斯含量增加，突出威胁加大，对瓦斯抽采要求更高，抽采效果要求达到最佳最好，才能满足生产安全需要；随着矿井生产能力的不断提高，综合机械化程度不断加强，柏林煤矿采煤工作面全部采用机械化作业，开采强度增大，瓦斯涌出量增大，生产过程中会出现瓦斯超限现象，只有强化瓦斯抽采力度，提过抽采效果，从根本上杜绝这一安全威胁，才能实现矿井本质安全，为减少煤层瓦斯含量和涌出量，降低煤层瓦斯压力，从根本上防治瓦斯，提高瓦斯抽采系统浓度，增大抽采瓦斯纯量，具有非常重要的意义，煤矿企业必须贯彻执行“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字瓦斯综合治理方针，必须达到瓦斯抽采的基本要求，提高瓦斯抽采浓度研究非常必要。
项目技术方案实施
1、本煤层瓦斯抽采方法的选择
顺层平行钻孔预抽开采煤层瓦斯是防治瓦斯超限和煤与瓦斯突出的重要措施，在一定程度上缓解了我矿煤层开采的瓦斯问题，但由于开采煤层属单一低透气高瓦斯煤层，因此，瓦斯抽采效果并不十分显著，要从根本上解决回采工作面瓦斯超限和煤与瓦斯突出问题，难度非常大。为彻底解决本煤层抽采瓦斯中遇到的问题，针对本矿井煤层赋存情况，选择了密钻孔、高负压强力抽采瓦斯并结合相邻采空区瓦斯抽放方法。
2、优化顺层钻孔设计
顺层平行钻孔孔间距的合理确定，直接关系到回采工作面瓦斯抽采率和预抽时间，顺层抽采瓦斯钻孔孔径和钻孔长度直接影响抽采瓦斯效果。针对本矿井开采煤层埋藏深，地压大，抽采瓦斯钻孔在高应力作用下易变形、堵孔，煤层透气性降低对抽采瓦斯效果的影响较大，顺层抽采瓦斯钻孔孔间距由以前的2.5m～3m缩小到1.5m，孔壁暴露面积增加，解吸瓦斯量随孔径增大而增加，对于提高单孔瓦斯抽采量和抽采效果，缩短预抽时间，是一个不可忽视的技术参数。回采工作面斜长110m，由于煤层薄，煤层倾角变化大，地质构造影响多，施工顺层钻孔，易穿煤层顶板或底板，钻孔长度难以达到设计深度，从钻孔长度设计上考虑从回采工作面机巷垂直于风巷向上施工钻孔，钻孔长度90～100m，避免了出项抽采的盲区。
3、改进封孔技术
顺层钻孔封孔技术从80年代初期我国开始研究聚氨醋封孔技术，曾先后在抚顺、焦作、阳泉等局矿运用，具有较好的抽放效果。但由于封孔材料成本高，膨胀倍数较小，粘结力低等原因，至今尚未在全国矿井中大力推广。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆李子垭矿结合矿井自身情况，在芙蓉矿务局专家指导下，采用KFB型矿用封孔泵机械封孔，封孔材料用水泥砂浆加石膏粉作膨胀剂，水泥砂浆严格按照规定比例配制。封孔前采用特制的吹孔管将钻孔内煤粉排净，然后孔内插入抽放管和注浆管，抽放管末端牢固捆扎防止砂浆注入抽放管的材料（棉纱或编织袋），然后联结封孔泵和注浆管，由里向外进行注浆，当砂浆注满孔口时，用黄泥封堵、充填孔口，使孔壁不出现缝隙。封孔长度根据巷道煤层松软围岩变化情况，封孔长度一般8～12m，为避免砂浆凝固强度不够提前抽放造成封孔段漏气，封孔5天后方能投抽。封孔质量的好坏，直接影响到钻孔抽放负压的提高与瓦斯抽采效果，在封孔过程中，做到人员固定，技术人员指导、检查、监督到位，确保封孔质量。
项目实施效果：
1、通过对钻孔施工工艺的改进，对钻探操作人员的现场培训，提高了钻孔成孔率，钻孔深度由60m左右增长到90m左右。
2、通过对抽放管网系统的改进和漏气处理，封孔方法的改进，加强抽放管路系统的检查维护，通过钻孔质量的验收、管路放水、封孔质量的监督检查等一系列措施，提高了抽放管网的气密性，新投抽的顺层钻孔瓦斯浓度由以前的20%左右提高到60%左右。
3、通过对回采工作面相邻近采空区通道密闭漏气处理，采面上下隅角设置风障，减少漏风量，均压通风控制技术的成功运用，采煤工作面回风流中的瓦斯浓度由0.7%左右下降到0.5%左右，为综采工作面割煤机充分发挥作用创造了条件，采空区抽放瓦斯浓度由10%左右提高到25%左右。
4、通过对采空区裂隙带高度考察，确定了裂隙带高度在距离煤层顶板10～15m时，高冒孔内瓦斯浓度最高，试验单孔最高达90%，钻场达83%，为今后加大采空区抽放瓦斯提供了设计依据。
5、通过对地面瓦斯抽放泵站瓦斯监控系统的使用，实现了对瓦斯抽采系统浓度、泵站负压、抽采混合量和抽采纯量等抽瓦斯参数的实时监控，为瓦斯抽采系统的维护管理提供了可靠的信息。
社会、经济效益：
1、通过提高瓦斯抽采浓度的研究实施，矿井地面瓦斯抽采浓度大于20%。
2、通过提高瓦斯抽采浓度，矿井瓦斯抽放总量得到了较大提升，2017年截止10月矿井瓦斯抽采总量263万m3，平均超过7m3/min。
安全效益：通过提高矿井瓦斯抽采浓度，增加瓦斯抽采量，从根本上治理了采掘工作面的瓦斯超限发生，避免了瓦斯事故的发生，确保了矿井安全生产，是最大的安全社会效益。
结论：柏林煤矿通过一年的艰苦细致工作，积极开展瓦斯抽采技术攻关，完善瓦斯抽采系统，优化抽采设计，推广应用瓦斯抽采先进技术、新工艺、新装备，加大瓦斯抽采的投入，加强抽采瓦斯的管理，实现了工作面顺层和采空区抽放浓度大幅度提高，矿井瓦斯抽采浓度大于20％，抽采瓦斯纯量大于7m3/min，保证了矿井安全生产，实现了项目研究的预期目标，取得了较好的经济效益和社会效益。
参考文献：
采矿设计手册、矿井通风、瓦斯抽采设计。
作者简介：刘汉忠，四川达竹煤电（集团）公司柏林煤矿，助理工程师，四川省达州市大竹县柏林镇柏林煤矿技术科，邮编635117。
论文作者:刘汉忠
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/19
标签：瓦斯论文; 钻孔论文; 煤层论文; 矿井论文; 浓度论文; 工作面论文; 采空区论文; 《基层建设》2018年第32期论文;