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嘉禾县罗卜安煤矿创新煤矿瓦斯抽放技术经验谈
煤与瓦斯突出矿井要实现安全、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。郴州市嘉禾县罗卜安煤矿是典型的煤与瓦斯突出矿井，煤层赋存条件复杂，透气性差，长期以来采用局部防突措施为主。由于局部预测准确率低、钻孔成孔率低和抽放工艺不科学等原因，导致消突效果不理想，采掘工作面动力现象频繁、瓦斯涌出量大，极大的威胁煤矿的安全生产。为突破这一瓶颈，罗卜安煤矿积极与科研院所开展技术攻关，通过优化区域防突措施、引进水力冲孔技术和改进钻孔封孔工艺，瓦斯抽放效果得到明显改善，工作面安全性和采掘效率大大提高。仅2010年，矿井共抽出混合量瓦斯8.978Mm3，纯瓦斯量1.3467 Mm3，煤巷掘进速度由原来的10-15m/月，提高至30-40m/月，全年杜绝了瓦斯事故。
一、优化区域防突措施
罗卜安煤矿采用斜井开拓，走向断壁后退式采煤，全部垮落法管理顶板。矿井绝对瓦斯涌出量为6.30m3/min，相对瓦斯涌出量为38.10m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。目前井田范围共有II、V、VI三层可采煤层，其中V号煤层作为主采煤层，厚度0.8～18m、倾角20°～30°，赋存条件较为稳定;而II号与VI号煤层产状变化较大，难以作为V号煤层的保护层进行区域防突。结合罗卜安煤矿V号煤层坚固性系数小、透气性系数低和采掘工作面布置有底板岩巷等条件，选择穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯作为区域防突措施。该方法可以机动灵活地布置抽采巷道，施工瓦斯抽采钻孔，适应性强，易于均匀布孔;此外还可以根据之前的瓦斯抽采情况，优化设计后续的抽采工程设计和施工，改善瓦斯抽采效果。
二、引进水力冲孔增透技术
决定钻孔瓦斯流量的主要参数是煤层原始瓦斯压力和透气系数，其中煤层瓦斯压力影响最大，但是由于煤层瓦斯原始压力不能改变，因此，提高钻孔瓦斯流量的关键在于如何提高煤层透气系数。水力冲孔增透技术(一)是利用高压水的楔入钻孔周围煤层原有的裂隙中切割煤体，造成煤体的膨胀变形和相向位移，造成煤体破碎，并逐渐形成一个较大尺寸的煤孔，增大抽放孔的直径。在副265采区±0m水平底板岩巷进行水力冲孔实践中，钻孔的等效直径能达到0.87m，比原始孔径增大了13.38倍，单孔冲出煤量达到0.37t/m，释放瓦斯达558.30m3。(二)是高压水使煤体原有裂隙不断扩张、增大以及贯通，同时又不断产生新的裂隙，使钻孔的影响半径增大，并最终在围绕钻孔形成一个塑性变形区和卸压圈。罗卜安的测得的数据显示，水力冲孔可以使抽放孔有效影响半径增大2～3倍以上，抽放浓度提高4～5倍，抽放衰减周期延长3～10倍。
三、改进抽放钻孔封孔工艺
瓦斯抽放是利用负压引流和强制瓦斯解吸的原理来实现的，因此封孔质量的好坏直接关系到瓦斯抽放的效果。目前，瓦斯抽放钻孔一般采用聚氨酯、水泥砂浆、橡胶圈封孔器以及黄泥和水泥砂浆混合封孔。罗卜安煤矿原来采用的是聚氨酯封孔，但由于聚氨酯遇水收缩、安装技术要求高、容易产生静电，且成本高;经过反复试验，不断改进封孔工艺和材料，最终确定水泥砂浆封孔能达到最佳效果。其基本步骤是，首先用废旧棉纱堵塞钻孔，再用水泥砂浆泵往孔内注入长度为5m左右的水泥砂浆(孔内水泥砂浆的长度可通过抽放管上的细孔来确定)，再经过24小时养护凝固。实践证明，水泥砂浆封孔技术提高了钻孔内的气密性，减少了钻孔漏气现象和负压损失，抽放的瓦斯浓度能保持在15%左右。
课题组：李世生 刘英 嘉禾县罗卜安煤矿
