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1、1赤峪煤矿保护层水力冲孔消突技术研究与应用1、课题名称赤峪煤矿保护层水力冲孔消突技术研究与应用2、课题的立项背景和意义赤峪煤矿为设计能力 300 万吨/年的大型矿井，地质勘查时期各煤层瓦斯含量普遍较高，在靠近采区东部边界正在揭露的1、2、3、4、6 上煤打钻及测试情况，均有动力 现象，其中 2、3、4 号煤瓦斯压力均达到 3Mpa 以上，均存在突出危 险性，因此赤峪煤矿在开拓开采过程中按突出矿井进行管理。赤峪煤矿采用以保护层开采为主，区域性瓦斯预抽为辅的区域性防突措施进行瓦斯治理，根据煤层的赋存特性，确定以 2 号煤层作为保护层先行开采的总体区域瓦斯治理方案，2 号煤层掘进、回采工作面均采用底
2、板穿层预抽钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施。随着 2、3号煤层开拓开采工作的进行，赤峪煤矿保护层瓦斯治理问题日趋严重，主要表现在以下方面：1、2 号煤层瓦斯含量较高，煤层透气性差，穿层预抽钻孔预抽时间较长，钻 孔浓度及抽采量较低；2、底板穿层预抽钻孔预抽 2 号煤层瓦斯的防突措施效果不佳，掘进工作面突出预测中经常出现突出危险未消除状况，需要采取工作面防突措施，并进行措施效果检验；3、由于 2 号煤层煤巷掘进工作面经常判定为突出危险工作面，影响 2 号煤层工作面煤巷掘进速度；24、受 2 号煤层保护层的卸压保护作用影响，3 号煤层防突效果显著，工作面煤巷掘进能力提高，但同时受 2 号煤层掘进和回采速
3、度的影响，保护层 不能及时形成保护范围，制约了 3 号煤层工作面煤巷的掘进速度；5、2 号煤层掘进速度慢、任务重，与 3 号煤层掘进能力高、速度受限制的矛盾严重制约矿井掘进生产作业的衔接，造成掘进安全与生产相互矛盾这一僵局。受以上瓦斯问题的影响，赤峪煤矿经济效益的提升受到制约。针对这些情况，通过参观学习义马煤业集团孟津煤矿等煤企的瓦斯治理先进经验， 经集团公司领导和赤峪煤矿领导研究决定，在赤峪煤矿 2号煤层 C0204 底抽巷进行消突水力冲孔技术 研究项目，拟通过项目进行，解决赤峪煤矿保护层瓦斯治理问题，增加煤层透气性，提高钻孔浓度及抽采量，消除瓦斯突出危险，提高矿井经济效益。3、课题的国内外
4、现状、水平和发展趋势近年来我国现有的矿井多数进入了深部开采阶段，煤层埋深的增加使矿井地应力增大、煤层及围岩的透气性变差、瓦斯压力和瓦斯含量增大。目前，国内普遍采用的区域防突措施主要有开采保护层和预抽区域煤层瓦斯，开采保护层、预抽煤层瓦斯等可以有效释放煤层中的地应力和瓦斯潜能，改变煤体本身的性质，达到消除煤层区域突出危险性的目的。但是我国 95%以上的高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低透气性煤层，透气性系数只有 40（10-3-10-4）m2/(MPa2d)，瓦斯抽放难度非常大，抽放率较低，抽采半径较小，抽采效果差，如果想在单位时间3内满足抽采达标需要，只能依靠增加钻孔数量来提高区域煤层的预抽效
5、果，钻孔数量的增加就会造成大量的人力财力投入，给企业造成负担。对于单一透气性严重突出煤层进行区域消突的重要手段是采用卸压增透强化抽放措施，而底板巷水力冲孔卸压增透快速消突技术措施效果较好，能够很好的消除工作面的突出危险性，相比其它增透方案来看，水力冲孔是最经济有效的一种方案。20 世纪 70 年代初，水力冲孔在南桐矿区开始试验并取得成功，随后到其它矿井扩大试验和推广应用。赤峪煤矿 2#煤层属于低透气性煤层，根据目前采取的区域效果措施来看，2.5m 的抽采半径已经对生产衔接造成制约，一来是钻孔施工量大，施工工期长，影响了正常的生产衔接；二是造成了大量的财力投入，给矿 建添加了资金包袱。因此，开展
6、水力冲孔技术研究具有重要的意义。4、课题的主要内容、技术路线、 创新点及技术关键课题的主要内容:研究煤层消突水力冲孔技术应用与消突效果。技术路线：1、集团公司通风部提出研究方案，赤峪煤矿与瓦斯治理分中心共同确定实施方案；2、通过试验调整完善冲孔方法和技术，边实验边收集相关数据；3、对试验效果进行同条件对比考察，搜集相关技术数据，初步得出试验结论。4、 对试验 的效果进行验证（巷道掘进效果检验）， 验证试验效果，总结成果。创新点：通过水力冲孔技术，对 2 号煤层煤体进行钻头切割和水射流的打击，部分地粉碎煤体，破坏煤岩内部应力和瓦斯的不稳定分4布，激发潜能的释放，使大量煤、水、瓦斯经过孔道向外排出
7、，孔道周围煤体激烈向孔道方向位移，促使煤体透气性增大，抽采量增大，以达到煤层消突效果。技术关键：（1）通过设备及钻具选型，使冲孔水压达到 2#煤层的有效破煤压力；（2）准确掌握冲孔压力和冲孔水量，使冲孔效果达到最佳，进一步考察冲孔后钻孔的有效抽采半径；（3）通过在实际生产中的效果检验，确定冲孔后合理的预抽时间，将试验成果充分应用于实际生产当中。5、预期目标、 经济效益（要有具体的计算方法）、社会效益（要有具体叙述）及推广应用前景预期目标：通过保护层 2 号煤层水力冲孔施工作业，提高底抽巷穿层钻孔瓦斯抽放率，解决巷道掘进过程中预测指标超限问题。经济效益：预期实施水力冲孔后，钻孔抽采半径可由 2.
8、5m 扩大至 4m，由底抽巷施工穿层条带预抽钻孔可减少钻孔量在 40%左右， 节省钻孔施工时间和资金也在 40%左右。抽采效果提高后，相 应预抽时间将会大大缩短，缓 解掘进生产衔接。社会效益：1、本项目将有效地缓解瓦斯治理时间与掘进时间相互占用的矛盾，通过提高瓦斯预抽效果来减少瓦斯预抽时间，能够很好地保证掘进安全，实现矿井安全生产。52、本项目实施后，能 够提高钻孔的预抽效果，进而保证了煤巷的消突效果，减少了区域钻孔施工后进行局部措施补充的次数，降低了职工的工作量，保证了安全。3、实施本项目后，将使煤巷掘进的消突成本大大降低，节约了投资成本。6、课题实施地点、经费情况、 规模和进度安排实施地点
9、：在赤峪煤矿中央一采区北翼 2 号底抽巷经费预算：共需经费估算为 500 万元进度安排：1）第一季度调研：赤峪煤矿与瓦斯治理分中心共同确定水力冲孔方案以及实验地区的选定，同时进行相关工作的前期调研工作。2）第二季度实施： 开始 试验并实施水力冲孔技术，通过试验完善冲孔方法和技术。3）第三季度抽采考察：对试验效果进行同条件对比考察，搜集相关技术数据，初步得出试验结论。4）第四季度效果检验：对试验的效果进行验证（巷道掘进效果检验），验证试验 效果， 总结 成果。7、现有工作基础、特色和优势（包括课题立项前期所做的工作及仪器设备情况）目前赤峪煤矿 C0204 底抽巷和 C0206 底抽巷已经形成，瓦
10、斯抽放系统已经形成，并投入使用。C0204 底抽巷水力冲孔工作已经完成，施工技术人员对水力冲孔技术及各项参数已经基本掌握，水力冲孔各项数据收集及对比巷道区段抽采数据收集已整理完毕。C0204 工作面6掘进工程已完毕，煤巷掘进期间工作面预测数据均已保存。8、课题承担人员（包括课题负责人和课题主要承担人员所在单位、职称、职务以及工作分工）单位 姓名 职称 职务 工作分工赤峪煤矿 曹彦泽 工程师 总工程师 方案的提出、论证赤峪煤矿 高新刚 工程师 通风副总 倡导、调研、督促 组织实践赤峪煤矿 刘文彬 助工 二级科员督促并组织现场实施和效果检验赤峪煤矿 刘哲 助工 技术员督促并组织现场实施和效果检验赤峪煤矿 于飞 助工 技术员 督促并组织现场实施和效果检验
