趙莊煤礦工作面高位鉆場抽采效果分析

司愛忠

(晉煤集團 澤州天安海天煤業(yè)，山西 晉城 048000)

由于受采動壓力的影響，工作面垂直方向形成冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，水平方向形成煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)、重新壓實區(qū)域。在這些采動影響區(qū)域，煤層裂隙增大，透氣性增加，為實施高位鉆孔進行瓦斯抽采提供了必要條件[1-2]。長期以來，煤礦高位鉆場抽采已成為瓦斯治理的重要手段[3]。趙莊煤礦3303工作面瓦斯涌出量高，工作面瓦斯治理難度大，抽采效果不佳，迫切需要對工作面高位鉆場抽采效果進行分析，以指導(dǎo)工作面瓦斯治理工作。

1 工作面概況

趙莊煤礦3303工作面位于礦區(qū)范圍內(nèi)三盤區(qū)，工作面東側(cè)為3302一次采全高工作面，已回采結(jié)束；西側(cè)為3304工作面(3303工作面回采期間，3304工作面為備用工作面)，工作面通風(fēng)采用“兩進兩回”通風(fēng)方式，正?；夭善谕L(fēng)量為3 300 m3/min；工作面煤壁及落煤的瓦斯涌出量為11.2 m3/min，采空區(qū)瓦斯涌出量為15.39 m3/min。

2 鉆孔布置及施工參數(shù)

趙莊煤礦3303工作面7橫川至5橫川之間布置了10個傾向高位鉆孔。

鉆孔的詳細參數(shù)見表1。

表1 3303工作面傾向高位鉆孔施工參數(shù)表

3 高位鉆孔抽采效果分析

隨著3303工作面的推進，傾向鉆孔逐漸深入采空區(qū)深部。根據(jù)現(xiàn)場實測參數(shù)，選取具有代表性的部分傾向鉆孔，繪制高位鉆孔抽采瓦斯純量、抽采瓦斯?jié)舛入S鉆孔與工作面平距變化的關(guān)系圖，見圖1。

圖1 高位鉆孔抽采量隨鉆孔與工作面平距變化圖

從圖1可以看出，采空區(qū)內(nèi)傾向高位鉆孔抽采呈現(xiàn)以下規(guī)律：

1)隨著工作面逐漸推進至鉆孔位置再到逐漸遠離鉆孔位置，在抽采瓦斯變化曲線形態(tài)上，鉆孔抽采純量由小增大再逐漸降低，呈現(xiàn)拋物線型；當鉆孔位于采空區(qū)側(cè)100 m以后時，鉆孔的抽采純量呈單調(diào)遞減趨勢。

2)當鉆孔位于采空區(qū)側(cè)200 m以后時，大多數(shù)鉆孔的抽采純量小于500 m3/d，這是由于鉆孔所在位置處于采空區(qū)的壓實區(qū)域及漏風(fēng)影響范圍之外。

4 鉆孔抽采量隨鉆孔終孔高度的變化規(guī)律

由于3303工作面施工鉆孔的仰角均為20°，與回風(fēng)平巷夾角均為90°，因此，施工鉆孔的長度決定了鉆孔終孔高度及與巷幫距離，因此本處只對鉆孔終孔高度對抽采效果的影響進行分析。

4.1 定性分析

因3303工作面與3304工作面相鄰，采空區(qū)覆巖冒落規(guī)律大體相似。由現(xiàn)場實際情況，工作面冒落帶最大高度范圍為5.51～25.15 m，裂隙帶最大高度范圍為43.33～78.19 m，隨著傾向鉆孔終孔高度(與巷幫距離)的增加，鉆孔處于采空區(qū)內(nèi)的有效抽采段長度逐漸增加，傾向高位鉆孔的日抽采純量越大，抽采效果越好。同時，隨著鉆孔終孔高度的增加，鉆孔與冒落帶之間的垂直距離呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。當鉆孔與冒落帶之間的垂直距離逐漸增大時，由于鉆孔抽采阻力增加，導(dǎo)致抽采量的增加趨勢逐漸減緩。

4.2 定量分析

3303工作面的10個傾向鉆孔開始接入抽采系統(tǒng)時的時間、相對工作面位置等均不同步。為分析不同高度鉆孔的抽采變化規(guī)律，需選擇不同施工高度鉆孔在同一位置區(qū)間內(nèi)的抽采數(shù)據(jù)進行對比。

選擇終孔高度分別為43.09 m(1、2號孔)、36.7 m(3、4號孔)及27.36 m(6號孔)的傾向高位鉆孔，并對該鉆孔均位于采空區(qū)測100～200 m期間的抽采數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析和比較，詳細數(shù)據(jù)見圖2。

從圖2可以看出，隨著傾向終孔高度的增加，傾向高位鉆孔的日抽采純量越大，抽采效果越好，但鉆孔抽采量的增加趨勢逐漸減緩。經(jīng)計算可知，終孔高度由27 m增加至約37 m時，其平均日抽采量增加了405.2％；終孔高度由36.77 m增加至約43 m時，其平均日抽采量增加了29.74％。從鉆孔的抽采純量及抽采總量上看，當鉆孔布置在距離煤層頂板36.7～43.09 m時，鉆孔均能取得較好的抽采效果。

圖2 高位鉆孔日抽采純量隨工作面距離的變化圖

5 結(jié) 論

1)隨著工作面的推進，各鉆孔瓦斯抽采量及橫川瓦斯抽采總量呈現(xiàn)由小增大再逐漸減小的趨勢，曲線基本形態(tài)符合拋物線型。當鉆孔位于采空區(qū)內(nèi)側(cè)200 m以后，大多數(shù)鉆孔的抽采量小于500 m3/d,因此，當鉆孔位于采空區(qū)側(cè)200 m后時，可停止其抽采作業(yè)。

2)隨著傾向終孔高度的增加，傾向高位鉆孔的日抽采純量越大，抽采效果越好，但鉆孔抽采量的增加趨勢逐漸減緩。鉆孔布置在距離煤層頂板36.7～43.09 m時，鉆孔的抽采效果較好。

參 考 文 獻

[1]周衛(wèi)金.方小偉.高位鉆孔抽放的瓦斯?jié)B流研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2006(1):76-77.

[2]馬世志.范滿長.殷秋朝.頂板高位水平鉆孔瓦斯抽放技術(shù)應(yīng)用研究 [J]. 煤炭科學(xué)技術(shù),2002 (9):40-42.

[3]周世寧.煤礦重大災(zāi)害防治戰(zhàn)略研究與進展 [M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003:67-68.