1前言

　　盤江礦區(qū)火鋪礦17#煤層為高瓦斯壓力突出煤層，其塑性變形、層間滑動及煤層內(nèi)的小構(gòu)造非常發(fā)育，近距離范圍內(nèi)煤層厚度可從2.0m增至10.0m極不穩(wěn)定，煤層的原生結(jié)構(gòu)大部分已被破壞，質(zhì)松軟，呈粉末狀，頂板為深灰色粉砂巖與薄層菱鐵礦互層，水平層理、層間滑動、節(jié)理、裂隙、小褶曲等十分發(fā)育，底板為灰色砂質(zhì)泥巖，直接底為0.3—0.5m厚的褐色泥巖，遇水膨脹。上水平幾條石門過17#煤時，應用固化揭煤技術，取得很好的效果。隨著水平的延深，煤層瓦斯壓力越來越大，在23采區(qū)2#中間石門打鉆探測17#煤過程中，最高瓦斯壓力達3.5MPa ,鉆屑瓦斯解吸指標K值達到1.3mL/g.min1/2。

　　2 產(chǎn)生的地質(zhì)情況

　　固化揭煤技術是集鉆孔排放瓦斯、固化煤層提高煤體強度和金屬骨架于一體。首先沿巷道周邊在煤層中打若干穿透煤層的壓注鉆孔，從打鉆開始到壓注固化液期間，鉆孔周圍的瓦斯得到較長時間的自然排放削弱了瓦斯在突出中的作用;二是送入鉆孔的注液管路取到金屬骨架作用;三是壓注的固化液使鉆孔切割后的煤體固化膠結(jié)為一個整體，提高了煤體自身的承載能力，同時固化液把注液管與鉆孔的孔壁緊緊地固結(jié)在一起，成為一組全長錨固的“大錨桿”，有效地加固了巷道周邊的煤層，不愧為一種行之有效的揭煤方法，尤其在松散突出煤層中更顯其優(yōu)勢，近幾年來在許多礦區(qū)得到廣泛的推廣應用。然而在高瓦斯壓力突出煤層中，若按常規(guī)的施工方法難度太大，很難達到預期效果，為此，我們根據(jù)固化原理結(jié)合現(xiàn)場實際，進行分析研究，制定出相應措施，并在23采區(qū)2#中間石門進行實踐取得了成功。

　　3 存在問題分析及采取措施

　　3.1 鉆孔施工。由于瓦斯壓力大、煤層呈粉末狀，如采用濕式鉆孔，水大了會造成水力沖孔、增加噴孔量，會將煤體沖成蜂窩狀無法再固化，且塌孔嚴重難以打穿煤層進入頂板達到預期效果，水小了，因瓦斯壓力大，水會被瓦斯反壓，鉆頭出不了水無法排渣;若干式打鉆，鉆頭溫度無法掌握，溫度超高會造成煤層燃燒;使用麻花鉆桿進行打鉆，由于煤層松軟，隨著進入煤體深度的加深，在鉆孔周邊瓦斯壓力及水(風)壓的作用下，會將鉆桿往里吸，稍微不注意就會把鉆桿卡死。通過對上水平三條石門固化揭過17#煤經(jīng)驗的認真總結(jié)，決定巖石段采用巖石鉆頭進行濕式鉆眼，煤層段采用φ42mm圓鉆桿配合φ86mm煤鉆頭進行干打鉆，將水排渣改為壓風排渣。使用φ42mm圓鉆桿配合φ86mm煤鉆頭進行打鉆一方面空間大便于排渣，另一方面不容易卡鉆;使用壓風排渣，一方面壓風可稀釋干打鉆產(chǎn)生的co及其它有毒有害氣體，另一方面對鉆頭起冷卻作用，避免鉆頭超溫造成其它事故。

　　3.2 壓注固化液。固化揭煤成功與否最關鍵是壓注固化液，其原理就是在巷道周邊按一定間距施工壓注固化液鉆孔，用高壓泵將固化液從鉆孔往里壓注，固化液在高壓泵的壓力下由孔壁向周邊煤體滲入，形成一道堅硬的固化圈。固化液滲入孔壁周邊距離越遠，固化圈越大效果越好。由于瓦斯壓力大，固化液壓入煤體后遇高壓瓦斯的阻力很難滲入，若只提高泵站壓力作用不大，且容易造成固化液從巖柱往外滲出。因此，要想固化成功，就得要從以下幾方面去考慮：

　　1) 固化巖柱確定。由于該煤層底板巖性為灰色泥質(zhì)砂巖，滲透力較強，巖柱留小了，壓注固化液時，低濃度固化液會從其裂隙中往外滲透出來，一方面造成固化液的浪費，另一方面會削減固化壓力，使壓注固化液壓力無法上升到預定的壓力值(15Mpa)，固化液很難滲入煤體達設計要求;巖柱留大了，既增加了巖石鉆孔工程量，也增加了煤層段鉆孔的工程量，給鉆孔施工增加難度。根據(jù)以往經(jīng)驗，預留3m(真厚)巖柱較為適宜，同時，要求在封好孔后固化前對迎頭幫頂及迎面進行全封閉噴漿，以防壓注固化液時固化液往外滲出。

　　2)封孔施工。根據(jù)現(xiàn)有材料，用純水泥漿封孔較為適宜，若有快硬膨脹水泥效果更好，純水泥漿強度較低，若封孔長度小了，很容易被高壓固化液擠出，故封孔時，要求封孔長度不小于5m，且沙漿要飽滿。

　　3)固化時間選擇。由于煤體瓦斯壓力很大，若不經(jīng)過釋放卸壓，封孔再好、巖柱再大、泵站壓力再高也很難將固化液注入煤體達設計要求，故鉆孔施工完畢后，要先排放一定時間，待鉆孔周邊附近瓦斯壓力釋放后再進行壓注固化液工作。根據(jù)本煤層鉆探結(jié)果分析，鉆孔瓦斯排放7天后，鉆孔周邊1.0 m范圍內(nèi)瓦斯壓力可降至0.1Mpa以下，能滿足固化要求，故固化時間選在所有固化鉆孔施工完畢后第八天以后較為適宜。

　　4)固化液濃度調(diào)整及壓注順序。通過井下現(xiàn)場試驗，固體氯化銨與尿銓樹脂的比例為3‰、4‰和6‰時，其凝固效果都可以，因固化液濃度越高注入煤體的阻力越大，故壓注固化液時，應按先壓注固化劑摻合量為3‰的固化液，再壓注固化劑摻合量為4‰的固化液，最后壓注固化劑摻合量為6‰的固化液，這樣既可提高固化液滲入煤體的能力，也保證了固化效果。

　　在火鋪礦23采區(qū)2#中間石門固化揭煤過程中，根據(jù)上述分析結(jié)果，總共布置15個鉆孔，預留巖柱5.0m，鉆孔時，外面巖石部分采用φ65mm巖石鉆頭配合φ42mm螺紋接頭鉆桿進行濕式鉆孔，見煤后退出換成φ86mm煤鉆頭進行濕式擴孔，擴到煤后，將高壓水換成壓風進行干式鉆孔，在孔口位置用高壓水管對著孔口灑水降塵，救護隊現(xiàn)場檢查co濃度，鉆孔過程中無co超限現(xiàn)象，所打15個鉆孔只有3個鉆孔有輕微 噴孔現(xiàn)象、均塌孔現(xiàn)象封孔時，用水泥沙漿封孔，封孔長度600mm，封完孔后對迎頭幫頂及迎面進行噴漿，迎面噴厚500mm，迎頭往外5.0m范圍內(nèi)幫頂噴厚200mm，壓注固化液時，泵站壓力15—18Mpa，固化順序為：先壓注3‰的固化液4.0噸，再壓注4‰的固化液3.5噸，最后壓注6‰的固化液，壓注11.2噸后有固化液從噴體滲出，壓力達18Mpa，停止壓注工作。

　　經(jīng)過8天的凝固后，進行防突效果檢驗，鉆屑解吸綜合指標K值為0.1549mL/g.min1/2，已無突出危險性，采用遠距離放炮的方法揭穿煤層，揭穿煤層過程中，無任何瓦斯動力現(xiàn)象，煤層揭穿后可清楚地看到各固化孔之間的煤體上有許多條連通或斷續(xù)的固化體，固化孔周邊500mm范圍內(nèi)的煤體全部膠結(jié)成一整體，達到設計要求。通過固化，增強了煤體自身的承栽能力，穿過煤層期間杜絕了漏冒頂事故的發(fā)生。

　　4 結(jié)論

　　固化揭煤技術在高瓦斯壓力松散突出煤層中不但可應用，而且有相當?shù)膬?yōu)勢，只要對施工工藝、固化參數(shù)酌情調(diào)整，將會取到其它方法無法取到的效果，既經(jīng)濟合理，又保證了安全生產(chǎn)。