高位鉆孔抽采在煤礦瓦斯治理中的應(yīng)用

張　超

(山西省潞安集團(tuán)漳村煤礦)

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高位鉆孔抽采在煤礦瓦斯治理中的應(yīng)用

張超

(山西省潞安集團(tuán)漳村煤礦)

摘要針對某礦3304工作面瓦斯涌出量大的問題，介紹了高位鉆孔抽采的鉆孔布置及施工參數(shù)，分析了鉆孔對采空區(qū)瓦斯抽采效果。實(shí)踐表明：高位鉆孔抽采濃度高，抽采純量大，抽采瓦斯效果好，有效解決了工作面上隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限的問題，保證工作面的安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞高位鉆孔采空區(qū)抽采濃度抽采純量

近年來，隨著煤礦開采深度的不斷增加，推進(jìn)速度不斷加快，導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量不斷增多，工作面上隅角瓦斯超限，威脅礦井的安全生產(chǎn)。采空區(qū)瓦斯及上隅角瓦斯超限的主要防治措施是抽采，主要方法有上隅角插管、高位鉆孔及高抽巷等[1-2]。長期以來，煤礦高位鉆孔抽采已成為瓦斯治理的重要手段[3]。

根據(jù)回采工作面礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，隨著工作面推進(jìn)，在煤層周圍形成一個采動壓力場，在采動壓力場及其周圍形成“豎三帶”即冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶[4-6]，此理論為實(shí)施高位鉆孔抽放瓦斯提供了必要條件。本文以某煤礦3304工作面為研究對象，分析高位鉆孔對采空區(qū)瓦斯抽放效果，為該礦井瓦斯治理提供依據(jù)。

1　工作面概況

該煤礦3304工作面走向長686.95 m，傾斜長220 m，面積151 129 m2；工作面地面標(biāo)高1 045～1 184.7 m，煤層底板標(biāo)高452～472 m；煤層厚4.60～4.80 m，平均4.7 m；煤層傾角1°～8°，平均6°；絕對瓦斯涌出總量為7.81 ～ 33.26 m3/min，平均 22.59 m3/min。采用走向長壁一次采全高后退式自然垮落綜合機(jī)械化采煤法開采。

2　高位鉆孔施工工藝

2.1鉆孔施工參數(shù)及布置

3304工作面采取以高位鉆孔為主的抽采方法，該工作面在6橫川設(shè)計(jì)了一個鉆場，該鉆場設(shè)計(jì)施工5個走向高位鉆孔。鉆孔開孔布置在橫川靠近頂板處，各個鉆孔開孔間距1 m。高位鉆孔施工參數(shù)如表1所示，鉆孔布置如圖1所示。

表1　高位鉆孔施工參數(shù)

圖1　高位鉆孔

2.2鉆孔封孔工藝

鉆孔封孔質(zhì)量直接影響鉆孔孔口的抽采負(fù)壓及瓦斯抽采效果，采用聚氨酯封孔工藝，每個鉆孔施工完成后，在孔內(nèi)全程塞入1吋花管，安設(shè)1個孔板流量計(jì)和1個水箱，連入主管路進(jìn)行抽采，封孔段長度不少于8 m。

3　高位鉆孔抽采效果分析

根據(jù)現(xiàn)場抽采數(shù)據(jù)整理分析，繪制出高位鉆孔抽采濃度及純量隨終孔與工作面距離的變化曲線，如圖2所示。

由圖2(a)可知，在抽采期間，高位鉆孔抽采濃度最大達(dá)到85%，最小達(dá)到50%，平均62%。從圖2(b)可以看出，高位鉆孔抽采純量最大值10.5 m3/min，最小1.2 m3/min，且抽采純量呈現(xiàn)由小增大、再減小的趨勢，符合拋物線分布。由此可知，高位鉆孔抽放具有抽采濃度高，抽采純量大的特點(diǎn)。

圖2　高位鉆孔抽采濃度及純量隨終孔與工作面距離的變化曲線

經(jīng)過實(shí)測數(shù)據(jù)整理，得到高位鉆孔抽采期間上隅角瓦斯?jié)舛?、工作面瓦斯?jié)舛燃盎仫L(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸兓€，如圖3所示。

圖3　高位鉆孔抽采時瓦斯?jié)舛茸兓€ ◆—上隅角；■—工作面；▲—回風(fēng)巷

從圖3可以看出，高位鉆孔抽采期間上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.3%，工作面瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.35%，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.57%。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，上隅角瓦斯?jié)舛炔坏贸^1%，顯然瓦斯?jié)舛染蟠蟮陀谝?guī)定值。

4　結(jié)　論

(1)高位鉆孔抽采期間，鉆孔抽采濃度最大t">85%，最小50%，平均62%；抽采純量最大值10.5 m3/min，最小1.2 m3/min。隨著工作面推進(jìn)，瓦斯抽采純量呈現(xiàn)由小增大、再減小趨勢，符合拋物線分布。

(2)高位鉆孔抽采期間,上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.3%，工作面瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.35%，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.57%，均大大低于規(guī)定值，有效地解決了上隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限問題，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2001.

[2]王兆豐,劉軍.我國煤礦瓦斯抽采存在的問題及對策探討[J].煤礦安全,2005,36(3):29-32.

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

[4]劉澤功.煤礦抽放瓦斯技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].中國煤炭,2000,26(8):12-14.

[5]林柏泉,張建國.礦井瓦斯抽放理論與技術(shù)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1996.

[6]陳家祥.頂板抽放瓦斯的理論與實(shí)踐[J].煤礦安全,2002,33(3):3-5.

(收稿日期2016-04-27)

張超(1988—)，男，助理工程師，046000 山西省長治市。