掘进工作面气相压裂增透抽采技术研究与应用

贾贺敏

（山西兰花科创玉溪煤矿有限责任公司，山西 晋城 048200）

1工程概况

玉溪煤矿1301 工作面为矿井的首采工作面，井下位于一盘区。工作面开采3#煤层，煤层平均厚度为5.85 m，平均倾角为5°。煤层内夹1～2 层泥岩夹矸，下部一层夹矸较稳定，夹矸层平均厚度为0.32 m。煤层顶板为泥岩和中粒砂岩，底板岩层为泥岩和砂质泥岩。1301 工作面走向长度为1250 m，倾斜长度为200 m。工作面采用两进三回的U 型通风，具体工作面布置方式如图1。3#煤层的平均瓦斯压力为2.5 MPa，具有突出危险性，且1301 工作面回风顺槽1 掘进期间，区域防突措施为上行穿层钻孔预抽瓦斯，在巷道掘进期间常出现瓦斯异常涌出致使钻屑解吸指标（K1值）频繁超限。为保障巷道的安全快速掘进，提出巷道掘进期间采用气相压裂增透技术进行瓦斯抽采，以降低钻屑解吸指标（K1值），消除瓦斯异常涌出。

图1 1301 工作面布置方式示意图

2 CO2 气相压裂增透技术

掘进工作面瓦斯抽采采用CO2气相压裂技术，主要是利用液态CO2向气态CO2转换过程，该过程CO2会迅速膨胀，其能够产生的最大破碎力为安全炸药的1/6，但该种气相压裂的持续时间会相对较长，能够持续对周围煤岩体进行膨胀加压，进而使得煤岩体内原有裂隙不断扩展发育，且能够在煤岩体中制造出新的裂隙。气相压裂对煤岩体的破碎作用主要以气体射流和准静态作用为主[1-3]。

液态CO2气相压裂技术主要是利用充装好的压裂管路通过导线与发爆器进行连接，发爆器使得压裂管内的加热棒反应，加热棒是采用特殊的药粉制作而成，当加热棒散发的热量被液态CO2吸收后，产生的膨胀压力会冲破剪切片，进而通过喷气阀向外界释放。……