余吾煤业南风井瓦斯压力测定技术

余吾煤业南风井瓦斯压力测定技术
张大鹏
【摘要】余吾煤业公司南风井工程为矿井南翼分区通风系统工程,布置2个立井,即进风立井和回风立井,南回风立井揭煤时施工3个瓦斯压力测定钻孔,钻孔终孔点3等分井筒断面,由于南回风井筒测压钻孔全是下向钻孔,下向钻孔封孔应采用挡板、海带、水泥砂浆.
【期刊名称】《煤》
【年(卷),期】2011(020)004
【总页数】2页(P26-27)
【关键词】井筒;揭煤;注氮;钻孔测压
【作者】张大鹏
【作者单位】潞安集团,余吾煤业公司,山西,长治,046103
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
余吾煤业公司自投产以来，由于生产中实际揭露的断层及陷落柱非常多，矿井地质构造十分复杂；同时矿井实际瓦斯涌出量也大大超过矿井初步设计所预计的瓦斯涌出量等原因，对矿井采掘生产及接替造成较大影响。

因此，余吾煤业公司决定提前布置矿井南翼接替采区，即开工建设南风井工程。

南风井工程实为矿井南翼分区通风系统工程，布置2个立井，即进风立井和回风立井[1]。

南进风立井：井筒净直径7.5 m，井筒深度547 m，井窝深20 m，井筒内设有玻璃钢梯子间及压风管、消防洒水管和排水管。

主要担负南三、南五、南六采区的进风任务。

表土段采用双层钢筋混凝土复合井壁，支护厚度为1 100 mm，基岩段采用混凝土支护，支护厚度为500 mm。

南回风立井：井筒净直径7.5 m，井筒深度549 m，井筒内设有玻璃钢梯子间及瓦斯抽采管。

主要担负南三、南五、南六采区的回风任务。

表土段采用双层钢筋混凝土复合井壁，支护厚度为1 100 mm，基岩段采用混凝土支护，支护厚度为500 mm。

余吾煤业公司为高瓦斯矿井，根据地质报告提供的数据，3号煤层瓦斯含量平均为9.48 mL/g，最大含量达21.05 mL/g。

根据对井底车场附近的3号煤层瓦斯进行的测定，该矿井原煤瓦斯含量为8.4～8.63 m3/t，平均8.51 m3/t，残存瓦斯含量为2.37 m3/t，煤层瓦斯原始压力为0.42～0.45 MPa，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.081 1～0.252 5 d-1，煤层透气性系数为0.524～1.741 5 m2/(MPa2·d)，百米钻孔瓦斯涌出量为0.015～0.037 m3/min，瓦斯放散初速度△P=20 Pa，煤的普氏系数f=0.44～0.53，煤的空隙率为4.93%～6.71%。

根据中国矿大测定瓦斯压力资料，3号煤层瓦斯压力最大值达0.87 MPa。

瓦斯抽采难易度为较难抽采到可以抽采类型。

根据屯留矿提供的南风井钻孔瓦斯含量，计算南风井原煤瓦斯含量为10.91～13.35 m3/t，平均12.32 m3/t，残存瓦斯含量为3.9 m3/t。

3.1 测压钻孔设计
南回风井目前施工深度为534 m，距离3号煤层12 m，现施工测压钻孔对3号煤层进行瓦斯压力测定，根据现场情况，南回风井设计3个瓦斯压力测定钻孔，钻孔终孔点3等分井筒断面，3个测压钻孔中其中一个采用直径为133 mm的钻头开孔，到3号煤层后，采用直径为80 mm的取芯钻头进行煤样取芯；其余两个测压钻孔采用直径为75 mm的钻头进行，钻孔布置见图1所示，钻孔参数如表1
所示。

3.2 测压钻孔施工
测压钻孔施工采用TUX-150型钻机进行，由于3个测压钻孔全是下向钻孔，故尽量采用压风排渣，按照钻孔设计的参数进行施工。

施工取芯钻孔时，需由矿方安排有经验的取芯施工的专业人员进行。

钻孔施工期间，测定煤层瓦斯解吸指标K1值、煤层瓦斯含量等参数，并将取芯钻孔中提取的煤芯进行包装封存，送实验室进行相关参数测定，测压钻孔需穿过全煤层，并进入煤层底板1.5 m左右为止。

南回风井筒测压钻孔全是下向钻孔，下向钻孔封孔采用挡板、海带、水泥砂浆封孔。

钻孔施工结束后，将两趟133 mm无缝钢管以及筛孔管依次接好，筛孔管与后面
测压管之间安装上挡板，并在挡板30 cm长度范围内用海带缠绕，海带缠绕大小
与钻孔孔径相当，并用扎丝将海带绑扎，依次从孔口送入孔底。

两趟管路中测压管到孔底的距离应小于放水管与孔底的距离。

海带缠绕过程中，应在海带上侵泡
适当的水，两趟管路依次送完后，用铁丝将两趟管路捆绑，向上吊挂，防止两趟管路下滑。

第二天检查孔内海带膨胀与孔壁紧密接触后，进行水泥砂浆的浇筑灌，水泥砂浆调制时，应加入适量的膨胀剂，并注意水泥液的浓度，不能过稀也不能过稠。

水泥砂浆浇灌好后，第二天采用压风对孔底积水进行排放，待孔底积水排完后采用注氮进行主动式测压。

具体见图2所示。

注氮完毕后，就进行瓦斯压力的观测，前3 d每班观测一次瓦斯压力变化情况，3 d后每天观测一次，直到压力变化小于0.005 MPa/d。

煤层瓦斯压力是检验煤层是否具有突出危险的重要指标之一。

《煤矿安全规程》规定：揭煤前必须进行煤层瓦斯压力测定工作。

而传统测压工作准确性较差，利用此技术可以大大提高测压工作准确性，对于指导现场工作具有非常重要意义。

【相关文献】
[1] 梁爱堂.矿井防治煤与瓦斯突出措施[M].北京：煤炭工业出版社，2010.。