嘉禾縣羅卜安煤礦創新煤礦瓦斯抽放技術經驗談
煤與瓦斯突出礦井要實現安全、高效回采，根本措施是加大瓦斯抽放的力度，提高瓦斯抽放的水平，改善瓦斯抽放的效果。郴州市嘉禾縣羅卜安煤礦是典型的煤與瓦斯突出礦井，煤層賦存條件復雜，透氣性差，長期以來采用局部防突措施為主。由于局部預測準確率低、鉆孔成孔率低和抽放工藝不科學等原因，導致消突效果不理想，采掘工作面動力現象頻繁、瓦斯涌出量大，極大的威脅煤礦的安全生產。為突破這一瓶頸，羅卜安煤礦積極與科研院所開展技術攻關，通過優化區域防突措施、引進水力沖孔技術和改進鉆孔封孔工藝，瓦斯抽放效果得到明顯改善，工作面安全性和采掘效率大大提高。僅2010年，礦井共抽出混合量瓦斯8.978Mm3，純瓦斯量1.3467 Mm3，煤巷掘進速度由原來的10-15m/月，提高至30-40m/月，全年杜絕了瓦斯事故。
一、優化區域防突措施
羅卜安煤礦采用斜井開拓，走向斷壁后退式采煤，全部垮落法管理頂板。礦井絕對瓦斯涌出量為6.30m3/min，相對瓦斯涌出量為38.10m3/t，屬煤與瓦斯突出礦井。目前井田范圍共有II、V、VI三層可采煤層，其中V號煤層作為主采煤層，厚度0.8～18m、傾角20°～30°，賦存條件較為穩定;而II號與VI號煤層產狀變化較大，難以作為V號煤層的保護層進行區域防突。結合羅卜安煤礦V號煤層堅固性系數小、透氣性系數低和采掘工作面布置有底板巖巷等條件，選擇穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯作為區域防突措施。該方法可以機動靈活地布置抽采巷道，施工瓦斯抽采鉆孔，適應性強，易于均勻布孔;此外還可以根據之前的瓦斯抽采情況，優化設計后續的抽采工程設計和施工，改善瓦斯抽采效果。
二、引進水力沖孔增透技術
決定鉆孔瓦斯流量的主要參數是煤層原始瓦斯壓力和透氣系數，其中煤層瓦斯壓力影響最大，但是由于煤層瓦斯原始壓力不能改變，因此，提高鉆孔瓦斯流量的關鍵在于如何提高煤層透氣系數。水力沖孔增透技術(一)是利用高壓水的楔入鉆孔周圍煤層原有的裂隙中切割煤體，造成煤體的膨脹變形和相向位移，造成煤體破碎，并逐漸形成一個較大尺寸的煤孔，增大抽放孔的直徑。在副265采區±0m水平底板巖巷進行水力沖孔實踐中，鉆孔的等效直徑能達到0.87m，比原始孔徑增大了13.38倍，單孔沖出煤量達到0.37t/m，釋放瓦斯達558.30m3。(二)是高壓水使煤體原有裂隙不斷擴張、增大以及貫通，同時又不斷產生新的裂隙，使鉆孔的影響半徑增大，并最終在圍繞鉆孔形成一個塑性變形區和卸壓圈。羅卜安的測得的數據顯示，水力沖孔可以使抽放孔有效影響半徑增大2～3倍以上，抽放濃度提高4～5倍，抽放衰減周期延長3～10倍。
三、改進抽放鉆孔封孔工藝
瓦斯抽放是利用負壓引流和強制瓦斯解吸的原理來實現的，因此封孔質量的好壞直接關系到瓦斯抽放的效果。目前，瓦斯抽放鉆孔一般采用聚氨酯、水泥砂漿、橡膠圈封孔器以及黃泥和水泥砂漿混合封孔。羅卜安煤礦原來采用的是聚氨酯封孔，但由于聚氨酯遇水收縮、安裝技術要求高、容易產生靜電，且成本高;經過反復試驗，不斷改進封孔工藝和材料，最終確定水泥砂漿封孔能達到最佳效果。其基本步驟是，首先用廢舊棉紗堵塞鉆孔，再用水泥砂漿泵往孔內注入長度為5m左右的水泥砂漿(孔內水泥砂漿的長度可通過抽放管上的細孔來確定)，再經過24小時養護凝固。實踐證明，水泥砂漿封孔技術提高了鉆孔內的氣密性，減少了鉆孔漏氣現象和負壓損失，抽放的瓦斯濃度能保持在15%左右。
課題組：李世生 劉英 嘉禾縣羅卜安煤礦
