煤礦綜采工作面高位鉆孔替代高抽巷技術(shù)

馬德　高堂旺　賈剛

一、工作面基本情況

綜采工作面井下位于+950m輔助水平下階段，暗井筒東部，開(kāi)采為4-2#煤層；地面位于草灘西至王臺(tái)之間。工作面塊段所屬的4-2#煤層屬于一類易自燃煤層，一般發(fā)火期為3～6個(gè)月，最短28天，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)44.37%。

二、綜采工作面采取的瓦斯治理方法

綜采工作面巷道布置設(shè)計(jì)形式為“U+I”型布置；即布置運(yùn)順、回順，切眼、高抽巷。221工作面運(yùn)順、回順均沿煤層走向平行布置。運(yùn)順層位沿底布置、回順層位沿頂布置。高抽巷與回順平行內(nèi)錯(cuò)15m，巷道底板布置在煤層頂板以上5～10m范圍內(nèi)。工作面主要采取在950水平暗皮帶巷布置預(yù)抽鉆場(chǎng)施工預(yù)抽長(zhǎng)鉆孔、進(jìn)風(fēng)順槽施工采前預(yù)抽順層鉆孔、高位鉆孔輔以落山埋管抽采、高抽巷抽采等瓦斯治理方法。

三、高位鉆孔+落山埋管抽采與高抽巷抽采效果分析

（一）高位鉆孔+落山埋管抽采情況。工作面回采前7天，因綜采支架緊貼上落山底板側(cè)煤壁，空間小，采用落山埋管難度較大，工作面采取的瓦斯治理措施為高位鉆孔抽采+風(fēng)排瓦斯。后期隨著工作面的調(diào)整及回采強(qiáng)度的增大，及時(shí)增加了落山埋管抽采。工作面回采前7天高位鉆孔抽采期間：混合流量300m3/min，最大抽采濃度0.47%，平均抽采濃度0.83%，抽采純瓦斯流量1.41m3/min，平均單孔抽采瓦斯純量0.2m3/min。高位鉆孔+落山埋管實(shí)際抽采量：混合流量300m3/min，最大抽采濃度2.23%，平均抽采濃度1.08%，抽采純瓦斯流3.24m3/min。回風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋荷a(chǎn)期間平均0.35%，停機(jī)期間0.22%；上落山瓦斯?jié)舛缺３衷?.4%以下。高位鉆孔+落山埋管抽采期間工作面風(fēng)量1500m3/min，風(fēng)排瓦斯量：1500m3/min*0.35%=5.25m3/min。綜采機(jī)開(kāi)機(jī)期間工作面絕對(duì)瓦斯涌出量（不含采前預(yù)抽量）：Q總=風(fēng)排瓦斯量+高位鉆孔+落山埋管抽采量=3.24+5.25=8.49m3/min。瓦斯抽采率η=每分鐘抽采純瓦斯量/（每分鐘抽采純瓦斯量+風(fēng)排瓦斯量）×100%=38.2%。

（二）高抽巷抽采情況。工作面進(jìn)入高抽巷控制范圍后取消了上落山埋管抽采瓦斯治理措施，前5天利用一套72泵進(jìn)行抽采，隨著回采強(qiáng)度的增加，后改為兩套72泵同時(shí)抽采。回風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋荷a(chǎn)期間保持在平均0.35%，停機(jī)期間0.2%，相比采用高位鉆孔+落山埋管抽采方式上落山濃度有所下降，保持在0.35%以下。高抽巷實(shí)際抽采量（兩套泵和值）：混合流量450m3/min，最大抽采濃度2.9%，平均抽采濃度1.23%，抽采純瓦斯流量5.535m3/min。高抽巷抽采期間工作面配風(fēng)量降至1400m3/min，風(fēng)排瓦斯量：1400*0.35%=4.9m3/min綜采機(jī)開(kāi)機(jī)期間工作面絕對(duì)瓦斯涌出量（不含采前預(yù)抽量）：Q總=風(fēng)排瓦斯量+高抽巷抽采量=4.9+5.535=10.435m3/min。瓦斯抽采率η=每分鐘抽采純瓦斯量/（每分鐘抽采純瓦斯量+風(fēng)排瓦斯量）×100%=53%

四、兩種抽采方式技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

（一）高抽巷優(yōu)缺點(diǎn)。（1）優(yōu)點(diǎn)：高抽巷位于煤層頂板平均5～10m左右，層位較低，易與采空區(qū)連通，可以改變采空區(qū)漏風(fēng)流場(chǎng)，減少上隅角向外漏風(fēng)，能有效的控制后落山瓦斯；抽放效果較好，抽放量大，正?；夭蛇^(guò)程中抽出的瓦斯?jié)舛容^為穩(wěn)定；在回采結(jié)束后的一定時(shí)間內(nèi)有穩(wěn)定的抽出瓦斯?jié)舛龋?便于日常管理、觀測(cè)，易于控制瓦斯抽出量。（2）缺點(diǎn)：巷道施工工程量大，巖巷掘進(jìn)速度慢，工期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高，高抽巷的布置進(jìn)一步加大了銅川礦業(yè)北區(qū)三礦采掘接替緊張局面，在一定程度上影響了根治瓦斯規(guī)劃的徹底實(shí)施；在回采初期，由于頂板裂隙形成不充分，初期抽放效果不好，有時(shí)需要有其他方法輔助；回采期間如果抽放量過(guò)大，可能造成采空區(qū)漏風(fēng)，引起煤炭自燃； 抽采濃度高則易處于瓦斯爆炸濃度范圍，對(duì)礦井安全生產(chǎn)有著極大威脅。

（二）高位鉆孔優(yōu)缺點(diǎn)。（1）優(yōu)點(diǎn)：施工方便、效率高，費(fèi)用相對(duì)較低，瓦斯治理效果良好；鉆孔終孔位于工作面頂板裂隙帶內(nèi)，抽出的瓦斯比較多；可減少工作面上隅角的瓦斯積聚；打鉆與管路鋪設(shè)不影響進(jìn)風(fēng)；由于鉆場(chǎng)處于工作面的下風(fēng)側(cè)，抽放系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)回采影響較小。（2）缺點(diǎn)：高位鉆孔抽放瓦斯，采空區(qū)漏風(fēng)增大，漏風(fēng)路線較長(zhǎng)；當(dāng)回采工作面遇斷層等地質(zhì)構(gòu)造帶時(shí)，鉆進(jìn)速度勢(shì)必減慢，同時(shí)煤層松軟，瓦斯涌出量較大等因素，也影響回采工作面推進(jìn)速度；如高位鉆孔穿過(guò)泥巖層或巖性不好地段，鉆孔易被壓實(shí)，達(dá)不到抽放效果。

（三）效率比較。221高抽巷設(shè)計(jì)1510m，按礦井目前巖巷月單進(jìn)110m計(jì)算，施工需用時(shí)約13.7個(gè)月，相向同時(shí)掘進(jìn)需用時(shí)6.8個(gè)月。高位鉆孔施工則快捷、簡(jiǎn)單，礦井打鉆技術(shù)成熟，一般7～10天即可完成一個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)打鉆的需要。

由上表可以得出高位鉆孔所需費(fèi)用約為17.5萬(wàn)元，125m高抽巷所需費(fèi)用約為50萬(wàn)元，兩種治理方式費(fèi)用比約為1：2.86。從經(jīng)濟(jì)角度考慮采用鉆孔替代高抽巷是合理的。通過(guò)以上對(duì)比可以看出，采用高位鉆孔+落山埋管抽采替代高抽巷在技術(shù)上是完全可行的，在效率上是快捷的，在費(fèi)用上是低廉的，在瓦斯治理效果上是良好，從而實(shí)現(xiàn)“治得住、治得快、治得省”瓦斯治理技術(shù)經(jīng)濟(jì)一體化。

五、結(jié)論

頂板走向高位鉆孔是切斷上鄰近層瓦斯涌向工作面的通道，改變采空區(qū)流場(chǎng)分布，減少采空區(qū)瓦斯涌向工作面，并控制上隅角瓦斯積聚的有效辦法。下石節(jié)礦221綜采工作面鉆孔替代高抽巷試驗(yàn)的成功，證明了礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于20m3/min的4-2#煤層工作面在做好區(qū)域預(yù)抽、采前預(yù)抽的前提下，采用高位鉆孔+落山埋管抽采的瓦斯治理方式全面替代高抽巷抽采是完全可行的。項(xiàng)目部建議三礦參照221綜采工作面試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)先規(guī)劃，減少高抽巷掘進(jìn)，改用高位鉆場(chǎng)布置高位鉆孔替代高抽巷的瓦斯治理手段，同時(shí)認(rèn)真收集相關(guān)數(shù)據(jù)并分析根據(jù)分析結(jié)果合理確定高位鉆場(chǎng)層位布置、斷面大小、修改完善高位鉆孔技術(shù)參數(shù)，直至最終取消高抽巷。

（作者單位：1.陜西陜煤銅川礦業(yè)有限公司下石節(jié)煤礦通防科；2.陜西陜煤銅川礦業(yè)有限公司安全監(jiān)察部；3.陜西陜煤銅川礦業(yè)公司玉華煤礦銷售部）