綜放工作面大直徑鉆孔后高抽技術(shù)應(yīng)用探討

鄧金凱

一礦是陽煤集團(tuán)的特大型礦井，主采煤層為3#、15#，其中15#煤層為6 m左右的厚煤層，產(chǎn)量約占生產(chǎn)總量的80%，為主采煤層。15#煤層在采動(dòng)過程中對(duì)工作面有瓦斯影響的主要為上鄰近層13#、12#，其中13#煤層不可采，12#煤層是作為15#煤層的解放層的進(jìn)行開采，12#煤層大多已采，只是局部區(qū)域未采或留有煤柱。

15#煤層的開采方式為綜采放頂煤一次采全高工藝，頂板管理方式為自然冒落。通風(fēng)系統(tǒng)為一進(jìn)兩回的“U+I”型布置，走向高抽巷在12#煤未采時(shí)，布置距15#煤 42 m左右的上部12#煤層中，12#煤已采時(shí)則布置在13#煤層中。工作面切巷與走向高抽巷聯(lián)通，用于解決工作面初采的瓦斯問題。

1 工作面初采解決瓦斯情況

15#煤層采用綜采放頂煤工藝，在工作面開始回采推進(jìn)距開切巷15 m以前時(shí)，工作面瓦斯涌出量為2～8 m3/min，當(dāng)工作面推進(jìn)至15～20 m左右時(shí)，工作面瓦斯涌出出現(xiàn)第一次高峰，直接頂開始垮落，鄰近層瓦斯涌出，工作面瓦斯涌出量為8～18 m3/min，工作面瓦斯開始出現(xiàn)超限；在工作面推進(jìn)21～29 m左右時(shí)，上鄰近煤層的瓦斯涌出，出現(xiàn)第二次高峰，為初采期瓦斯涌出量最大值，其涌出量為13～37 m3/min，由于初采期間頂板突然垮落，造成工作面瓦斯大量涌出，使工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)1.5%～2%，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)2%以上，給工作面的安全生產(chǎn)帶來極大的不安全隱患。

為充分發(fā)揮工作面走向高抽巷抽放瓦斯的作用，消除工作面初采期間的瓦斯隱患，提出采用后高抽巷解決工作面初采瓦斯的問題。后高抽巷是指工作面后部走向中、低層位瓦斯抽放巷，在工作面回風(fēng)巷與開切巷的交叉處，由回風(fēng)巷向工作面的回采反方向繼續(xù)掘進(jìn)一段距離，然后反向起坡向上掘進(jìn)至工作面上部一定高度的巖石中，再沿此層位掘進(jìn)形成一條從工作面后方進(jìn)入工作面上部鄰近層的中、底位走向高抽巷道，抽放工作面初采時(shí)近距離的上鄰近層瓦斯。

2 大直徑鉆孔技術(shù)介紹

2.1 大直徑鉆孔代替后高抽巷技術(shù)的理論基礎(chǔ)

大直徑鉆孔的理論基礎(chǔ)同后高抽巷是相同的。利用大直徑鉆孔將工作面采空區(qū)一側(cè)與高負(fù)壓的抽放管道聯(lián)通，形成瓦斯通道，使工作面初采期間的冒落空間的積聚瓦斯、圍巖瓦斯、上鄰近層的卸壓瓦斯利用這個(gè)瓦斯通道進(jìn)行抽放。

2.2 大直徑鉆孔代替后高抽巷技術(shù)必要性

后高抽巷解決綜放工作面初采期間瓦斯問題的成功，雖然消除了15#煤層綜放工作面初采期間的瓦斯制約因素，但由于后高抽巷在巖巷中掘進(jìn)，生產(chǎn)工序復(fù)雜、工期長、成本高，還導(dǎo)致了開拓隊(duì)組銜接緊張等各種問題出現(xiàn)。

2.3 大直徑鉆孔技術(shù)的特點(diǎn)

大直徑鉆孔代替后高抽巷技術(shù)是從工作面切巷施工3個(gè)Φ193 mm的大直徑鉆孔與高抽巷聯(lián)通，利用大直徑鉆孔與工作面采空區(qū)的聯(lián)通形成抽放瓦斯通道，使工作面初采期間冒落空間的積聚瓦斯、圍巖瓦斯、上鄰近層的瓦斯由大直徑鉆孔通道進(jìn)入瓦斯抽放巷，解決工作面上鄰近層瓦斯涌出影響生產(chǎn)的隱患。既達(dá)到后高抽巷的治理瓦斯效果，又具有工期短、成本低、施工簡便、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

3 大直徑鉆孔后高抽技術(shù)在81201工作面的應(yīng)用

3.1 81201工作面概況

工作面位于一礦北翼十二采區(qū)西部，一礦北翼81210工作面以東，程莊煤礦以南，本采區(qū)81202工作面（已回采）以西，本采區(qū)回風(fēng)巷以北。對(duì)應(yīng)上方為一礦3#煤層和6#煤層采空區(qū)。工作面可采走向長度1361 m，傾斜長度為218 m，共布置四條巷道：進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷、尾巷和走向高抽巷。

3.2 大直徑鉆孔施工

（1）施工位置

施工位置由于工作面正處于安裝期間，所以定于81201工作面切巷距機(jī)尾30 m處（與走向高抽巷在同一剖面，即正對(duì)應(yīng)走向高抽巷的下方），在煤幫開鉆窩，在鉆窩內(nèi)施工鉆孔，向81201走向高抽巷施工鉆孔3個(gè)，鉆孔參數(shù)如表1所示。

表1 施工鉆孔參數(shù)

（2）施工工藝及要求

施工鉆機(jī)為MKD—5S全液壓鉆機(jī)，首先施工Φ115 mm 直徑的鉆孔，在實(shí)現(xiàn)鉆孔與高抽巷聯(lián)通后，使用Φ193 mm鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，采取二次成孔的辦法。鉆孔的開孔位置定在工作面切巷的走向高抽巷正下方，預(yù)定方位角為0°（即與走向高抽巷的水平夾角），高抽巷與工作面切巷的垂距為39 m左右，施工角度為39°，孔長應(yīng)63 m，中對(duì)中的方位角誤差不能超過±1.54°，實(shí)際誤差不超過±0.77°。

4 大直徑鉆孔抽放效果分析

通過81201工作面大直徑鉆孔的施工與后高抽巷施工的比較，在施工費(fèi)用、工時(shí)、環(huán)節(jié)等方面，大直徑鉆孔具有一定的優(yōu)越性和靈活性。為進(jìn)行比較，現(xiàn)將81201工作面大直徑鉆孔與施工后高抽巷的8101工作面的初采期間瓦斯涌出情況列表如下，如表2所示。

表2 工作面初采期間瓦斯涌出情況對(duì)比表（45 m）

后高抽巷及大直徑鉆孔的主要目的是解決綜放工作面初采期間的瓦斯涌出問題，比較兩個(gè)工作面初采期間及相對(duì)應(yīng)的抽放工藝，8101工作面為后高抽巷，但由于后高抽巷，沒有與工作面提前聯(lián)通，出現(xiàn)了瓦斯異常涌出現(xiàn)象，回風(fēng)瓦斯突然增大，瓦斯?jié)舛壬仙?.5%，同樣由于后高抽巷的存在，瓦斯異常涌出期很短，不到2天的時(shí)間，在工作面老頂逐步垮落，與后高抽聯(lián)通后，工作面瓦斯問題即告解決，瓦斯?jié)舛然痉€(wěn)定在0.5%以下。瓦斯抽放純量出現(xiàn)穩(wěn)步上升，基本沒有瓦斯因素對(duì)工作面的初采造成影響。81201工作面大直徑鉆孔的聯(lián)通，在工作面初采期間，瓦斯涌出相對(duì)平穩(wěn)，回風(fēng)瓦斯?jié)舛纫恢痹?.0%以下,尾巷瓦斯?jié)舛仍?.0%以下,抽放瓦斯量穩(wěn)定上升,及時(shí)的將頂煤垮落，老頂冒落期間的陣發(fā)性涌出瓦斯通過大直徑鉆孔及時(shí)的抽排,完全取得了預(yù)期目的,其效果基本等同于后高抽巷，未出現(xiàn)瓦斯急劇上升的現(xiàn)象。

5 結(jié)語

本次大直徑鉆孔施工工藝是在后高抽巷的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，取得與后高抽巷同等的瓦斯抽放效果，成功的解決綜放工作面初采期間的瓦斯涌出問題。既達(dá)到后高抽巷的治理瓦斯效果，又具有工期短、成本低、施工簡便、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。大直徑鉆孔代替后高抽巷解決綜放工作面初采期間的瓦斯問題是可行的。