綜放面內錯尾巷頂板走向鉆孔抽采瓦斯技術

馬 強

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西晉城 048021）

綜放面內錯尾巷頂板走向鉆孔抽采瓦斯技術

馬 強

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西晉城 048021）

通過礦井瓦斯治理工程實踐，針對王坡礦采空區(qū)瓦斯涌出特征和采煤工作面采掘特點，提出了一種改進后的采空區(qū)瓦斯治理手段，與原有的瓦斯治理方法相比適應更強，使用效果更佳，并通過在3201采煤工作面的應用，闡述該方法的適用條件和使用效果。

內錯尾巷;頂板走向鉆孔;采空區(qū);上隅角;瓦斯治理

Application of Trend Drilling in Roof Alternate Tailor Roadway in Methane Control of Gob

1 3201工作面概況

3201工作面位于王坡礦二采區(qū)三條集中巷北側，東鄰蘭花集團大陽煤礦西邊界，北達車山煤礦南界。采用綜合機械化放頂煤開采，走向長度1560m，開切眼長180m。該面煤層厚度5.90m，煤層瓦斯含量為9～11m3/t，工作面采用“U+I”型通風方式。地質儲量2.386Mt，可采期限14個月。

3201運輸巷為王坡礦3號煤二采區(qū)的第4個工作面的運輸巷，位于礦井3條集中大巷北側，沿煤層底板布置;東為3201工作面回風巷，沿煤層底板布置;3201工作面瓦斯尾巷，沿煤層頂板布置。3201工作面巷道布置見圖1所示。

圖1 3201工作面巷道布置

2 抽采采空區(qū)瓦斯的必要性

當該工作面回采至距離終采線300m處時，由于采空區(qū)瓦斯涌出出現異常，影響到工作面正常安全生產而停止采煤作業(yè)。井下實測工作面瓦斯涌出量為74.1m3/min（平均日產量4422t），其中開采層涌出量為30.8m3/min，占41.6%，鄰近層及采空區(qū)瓦斯涌出量為43.3m3/min，占58.4%。為保障工作面回采安全，在不改變工作面巷道布置和采煤作業(yè)以及通風方式的前提下，需對3201工作面采空區(qū)瓦斯進行有效治理，降低采空區(qū)瓦斯涌出。

3 采空區(qū)瓦斯治理

3.1 瓦斯治理方法選擇

在已回采的3102，3202，3207綜放面先后開展過高抽專用瓦斯尾巷、外錯尾巷采空區(qū)埋管、回風上隅角埋管、頂板高位鉆孔等4種抽采方法。前3種抽采方法的優(yōu)點是抽采量大，效果明顯，但投入成本也相對較大。而頂板高位鉆孔工程量相對于前3種較小，施工方便。通過對以上方法對比分析和幾年來其他綜放面的瓦斯治理經驗，并結合3201綜放面“U+I”通風方式實際情況，確定采用在內錯尾巷施工頂板走向長短鉆孔作為采空區(qū)瓦斯治理方法。

該方法采用在瓦斯尾巷中，沿頂板兩側布置施工頂板走向長短鉆孔，這種方法的優(yōu)點是避免了一般頂板巖石走向鉆孔，需要在頂板巖層中布置鉆場而導致通風的安全隱患和管理困難等問題。此外，為了避免既要提高走向鉆孔有效抽采長度 （鉆孔仰角?。瑫r又要減少鉆孔中煤孔段的長度 （仰角大）的矛盾，提出了走向鉆孔采用長短鉆孔結合的方式進行布置。這種抽采方式施工簡單、快速，投入少。該方法的瓦斯抽采原理如圖2所示。

3.2 頂板走向長短鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯方案比較

3201工作面采用“U+I”內錯尾巷的布置方式，針對這一布置情況，提出了2種不同的走向長短鉆孔布置形式。

方案一:在3201回風巷煤壁靠近工作面一側于煤層中施工頂板鉆場鉆孔，頂板鉆孔在施工的過程中會有部分鉆孔位于煤層中，如圖3所示。

圖2 頂板高位走向長短鉆孔抽采原理

圖3 方案一鉆場布置

該方案存在的問題:

（1）頂板鉆孔必須穿過煤層，存在煤孔。由于煤層破碎，易發(fā)生塌孔，不利封孔和瓦斯抽采。

（2）鉆孔傾角較大，鉆孔有效作用時間和長度較短。

（3）由于瓦斯尾巷布置在工作面煤體中，因此影響了頂板鉆孔的控制范圍，抽采效果有限，同時增加了鉆孔穿透尾巷的可能性。

方案二:在瓦斯尾巷頂板兩側，直接施工頂板鉆孔，如圖4所示。

圖4 方案二鉆場布置

該方案的優(yōu)點:

自2014年8月以來，筆者潛心深研古法燒制技藝，誓將中國黑砂從恢復性傳承走向發(fā)揚性傳承的創(chuàng)作之路，4年以來，筆者一直秉承這份信念，與數名國際級的陶藝大師和本地陶藝名匠共同創(chuàng)造出了眾多的黑砂藝術品，黑砂作品不再局限于生活用品，更包括一些大型藝術藏品。不僅注重雕刻、繪畫等現代技藝的運用，更注重創(chuàng)新藝術設計理念、匠心生產理念、產品種類多元化理念、對外宣傳平臺多樣化理念及營銷模式跨界化理念。筆者出席過滎經雅燒亮相茶博會，走訪過浙江藝術職業(yè)學院等。通過滎經砂器這個載體，展示滎經縣不為外人所知的深厚文化底蘊，讓世人看到了滎經砂器美好的未來和希望。

（1）頂板鉆孔有效長度增加，同時鉆孔服務時間較長，有利于瓦斯抽采。

（2）鉆孔在煤層中距離短，封孔容易且不易塌孔。

（3）鉆孔施工較容易，成孔率高。

（4）不需要施工鉆場，減小施工的工程量。該方案的缺點:

（1）需要施工回尾聯絡孔，并加大對聯絡孔的保護強度，防止聯絡孔垮孔。

（2）鉆孔在瓦斯尾巷施工，并通過聯絡孔并網抽放，鉆孔檢測和維護難度較大。

（3）鉆孔施工前要提前計算好角度，避免與錨桿、錨索穿透。

3.3 抽采方案選擇

表1 3201工作面試驗鉆孔參數

4 抽采效果分析

3201工作面于2009年3月初開始回采，工作面回采期間，對頂板走向長短鉆孔抽采效果及工作面瓦斯涌出情況做出如下分析。

4.1 典型試驗鉆孔抽采效果分析

第1組瓦斯抽采純流量與鉆孔距工作面的距離關系如圖6。由圖6可知，第1組鉆孔從開始起作用至拆除抽放管路期間，瓦斯抽采純流量最大值達到8.8m3/min，最小值為1.53m3/min，在鉆孔作用期間平均瓦斯抽放純流量為3.71m3/min。

圖5 抽采鉆孔與抽采管路的連接示意

圖6 第1組鉆孔瓦斯?jié)舛?、抽采純量與工作面距離關系

第1組鉆孔中的2號鉆孔平均瓦斯純流量最大，在2009年3月16日距離工作面102m時，濃度開始增大，距工作面99m時，濃度由19.8%增加到62%，如圖7所示。到4月2日為止最高濃度99.8%，最低濃度42.4%，平均濃度73%;抽采純流量最高2.45m3/min，最低0.05m3/min，平均0.91m3/min。4.2 工作面回采期間瓦斯涌出情況分析

圖7 2號孔瓦斯?jié)舛燃俺椴杉兞髁颗c工作面距離關系

3201工作面回采期間巷道瓦斯?jié)舛确治?通過對2009年3月18日至2009年6月6日的瓦斯?jié)舛茸兓治?，在頂板走向長短鉆孔抽采瓦斯作用下，3201工作面瓦斯尾巷最大瓦斯?jié)舛?.2%，最小瓦斯?jié)舛?.72%，平均瓦斯?jié)舛?.35%，見圖8。在頂板走向長短鉆孔抽采瓦斯作用下，瓦斯尾巷濃度得到有效控制，說明采用頂板鉆孔能夠有效地抽取采空區(qū)瓦斯，因此減少了瓦斯尾巷超限事故的發(fā)生，為安全高效生產提供了保障。

圖8 頂板鉆孔抽采下3201工作面瓦斯尾巷風流瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

采用頂板鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，3201工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸兓闆r見圖9。由圖9可知，在頂板鉆孔抽采瓦斯作用下，工作面回采期間上隅角瓦斯?jié)舛炔▌虞^小，且濃度較低，工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.98%，最小瓦斯?jié)舛葹?.19%，平均瓦斯?jié)舛葹?.42%。不僅減小了上隅角處瓦斯處理難度，同時也消除了在處理上隅角高濃度瓦斯時造成的回風流瓦斯?jié)舛瘸蕃F象。

圖9 頂板鉆孔抽采下3201工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

工作面瓦斯涌出分析 由圖10可知，在工作面產量基本保持不變的情況下，采用頂板鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯后風排瓦斯量最大值為46.35m3/min，最小風排瓦斯量為5.9m3/min，平均風排瓦斯量為29.45m3/min。頂板走向鉆孔有效地遏制了采空區(qū)瓦斯向采掘空間涌出，進而控制了工作面的風排瓦斯量，上隅角和瓦斯尾巷無瓦斯超限情況出現，提高了回采的安全系數。

圖10 頂板鉆孔抽采條件下3201工作面風排瓦斯量變化

5 結論

（1）王坡礦3201綜放面采用頂板走向長短鉆孔治理采空區(qū)瓦斯涌出效果明顯，不僅減小了采空區(qū)向工作面的瓦斯涌出量，而且在回風上隅角后部的裂縫帶形成負壓，控制了回風上隅角瓦斯超限。

（2）通過在3201綜放面試驗可以看出:此方法不需要施工頂板鉆場，不改變工作面已形成的巷道布置、通風、生產系統(tǒng)，大大降低了經濟投入。頂板走向長短鉆孔適用性較強，適合在相近條件的高瓦斯礦井中推廣應用。

［1］肖 陽.煤礦瓦斯綜合治理技術手冊［M］.北京:煤礦科技出版社，2008.

［2］黃聲樹，劉見中.煤礦瓦斯治理適用新技術［M］.徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2008.

TD712.623

B

1006-6225（2012）02-0096-03

2011－12－01

馬 強 （1983－），男，山西高平人，助理工程師，通風部經理，主要從事礦井通風管理、瓦斯災害防治工作。

［責任編輯:施紅霞］