余吾煤礦瓦斯抽采鉆孔精細化管控措施的應(yīng)用

杜 康

(潞安集團余吾煤業(yè)有限公司，山西 長治 046103)

山西長治余吾礦為高瓦斯礦井，多年來通過對抽采技術(shù)及抽采工藝的總結(jié)研究，確定了“掘前預(yù)抽、邊掘邊抽、采前預(yù)抽、邊采邊抽、采空區(qū)抽采”的瓦斯抽采方案，并先后建成了中央?yún)^(qū)、南風(fēng)井、北風(fēng)井三座永久瓦斯抽采泵站，實現(xiàn)了獨立采區(qū)抽采和高低濃度雙源瓦斯抽采體系。抽采鉆孔并網(wǎng)是瓦斯抽采系統(tǒng)重要核心，直接影響著整個瓦斯抽采系統(tǒng)的運行，決定著瓦斯抽采的效果。目前礦井瓦斯抽采鉆孔主要存在的問題有：

（1）抽采系統(tǒng)工程龐大，點多面廣，鉆孔后期管理難度大，效果差；

（2）鉆孔抽采濃度高低不齊，低濃度鉆孔缺乏有效的管理；

（3）鉆孔單孔濃度雖進行定期觀測，但并未對觀測結(jié)果進行整理分析，不能如實反映井下鉆孔抽采變化情況。

由于以上問題的存在，導(dǎo)致余吾礦工作面平巷抽采混流大、濃度低，瓦斯抽采效率不高，平巷中抽采管抽采負(fù)壓損失嚴(yán)重，管路末端負(fù)壓不能滿足抽采要求。

1 N2103膠帶平巷精細化管控工業(yè)性試驗

瓦斯抽采是一個系統(tǒng)龐大的工程，而抽采鉆孔是其重要組成部分，只有對抽采鉆孔進行精細化管控，即以鉆孔觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過對數(shù)據(jù)的整理分析，輔以井下實際探究考察，找出每一個低濃度鉆孔問題所在，并因地制宜地采取有效處理措施（如通孔、小角度帶抽等），加強問題鉆孔管理，使得瓦斯抽采鉆孔管理由粗放型向精細型轉(zhuǎn)變，才能提高瓦斯抽采率，實現(xiàn)礦井高效抽采。

通過對井下低濃度鉆孔的現(xiàn)場測量和檢查，發(fā)現(xiàn)低濃度鉆孔多為堵孔、塌孔、串孔、漏氣鉆孔，串孔、漏氣鉆孔的抽采負(fù)壓多在鉆孔淺部就已消耗殆盡，堵孔、塌孔的抽采負(fù)壓則無法傳遞到鉆孔深部，從而導(dǎo)致鉆孔瓦斯抽出率低，抽采混流大，抽采濃度不高。為了探究平巷內(nèi)低濃度鉆孔對整個工作面抽采影響情況，2014年7月曾在該礦N2103膠帶平巷中進行鉆孔漏氣排查處理、系統(tǒng)水堵排查處理、低濃度鉆孔及鉆場關(guān)閉處理等精細化管控提純試驗。試驗表明對N2103膠帶平巷進行鉆孔精細化管控后，平巷內(nèi)瓦斯抽采濃度、純流得到提升，瓦斯抽采效率提高，試驗效果明顯。

在N2103膠帶平巷進行工業(yè)性試驗時，巷道內(nèi)共施工624個鉆孔，包括23個邁步鉆場預(yù)抽鉆孔和486個順層平行孔，其中9個掘進預(yù)抽鉆場已關(guān)閉或拆除，103個平行孔已拆除，剩余14個鉆場和383個順層平行孔在帶抽。由于平巷內(nèi)多數(shù)鉆場鉆孔抽采濃度及純流較低，順層鉆孔也多存在鉆孔堵塞、孔口漏氣、匯流管水堵、煤堵現(xiàn)象，部分鉆孔單孔濃度低于10%，平巷整體抽采濃度及純流不高。

1.1 瓦斯抽采參數(shù)觀測

為了解N2103膠帶平巷平行孔和鉆場的抽采情況，抽采一隊于2014年7月27日～31日對N2103膠帶平巷所有平行孔單孔濃度、鉆場抽采參數(shù)進行觀測，并將測量結(jié)果進行整理分析，分析發(fā)現(xiàn)26個平行孔單孔濃度低于10%，8個鉆場濃度低于10%且純瓦斯流量低于0.08%。鉆場帶抽數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 N2103膠帶平巷鉆場抽采參數(shù)

2014年8月1日對N2103膠帶平巷抽采鉆孔及系統(tǒng)進行巡查，發(fā)現(xiàn)鉆孔漏氣，放水器漏氣、堵死，瓦斯管水大，煤墻漏氣等問題，經(jīng)過集中的巡查、維護，N2103膠帶平巷抽采系統(tǒng)存在的所有問題基本得到解決。

8月2日對N2103膠帶平巷抽采參數(shù)進行觀測，隨后關(guān)閉8個純流最低的鉆場，然后再次對濃度低于10%的26個平行孔進行觀測，發(fā)現(xiàn)有15個鉆孔濃度顯著上升到10～80%，如表2所示。其余11個鉆孔單孔濃度仍低于10%，將該11個低濃度鉆孔關(guān)閉。

表2 N2103膠帶平巷部分單孔濃度對比表

1.2 試驗效果考察觀測

待抽采穩(wěn)定后對平巷瓦斯抽采參數(shù)進行再次觀測。關(guān)閉前后瓦斯抽采參數(shù)如表3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，進行精細化管控后，N2103膠帶平巷瓦斯抽采濃度提高了27.6%，純瓦斯流量提高了32.4%。

表3 N2103膠帶平巷試驗前后抽采參數(shù)對比表

2 N1101膠帶平巷精細化管控工業(yè)性試驗

根據(jù)在N2103膠帶平巷進行的鉆孔精細化管控提純試驗經(jīng)驗，對N1101膠帶平巷進行了類似試驗。該平巷內(nèi)共有順層鉆孔338個，其中單孔濃度低于10%的鉆孔97個，用同樣的辦法將濃度10%以下的鉆孔全部關(guān)閉，試驗結(jié)果見表4。

如表4顯示，雖然6月21日的數(shù)據(jù)可能測得混合流量一個極值或者偏差，但并不影響本次試驗。試驗后抽采混量由69.45m3/min下降到46.89m3/min，抽采濃度由10.8%提升到19.8%，抽采純流由7.5m3/min提升到9.28m3/min，由此可見，N1101膠帶平巷鉆孔精細化管控提純試驗同樣效果顯著。

表4 N1101膠帶平巷鉆孔處理期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 鉆孔精細化管控可行性分析

由N2103膠帶平巷、N1101膠帶平巷的兩次工業(yè)性試驗結(jié)果可知，導(dǎo)致抽采鉆孔濃度低的原因有水堵、塌孔、堵孔、串孔、鉆孔。由煤層裂隙在工作面形成網(wǎng)，導(dǎo)致一孔漏氣整網(wǎng)癱瘓。

為實現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔精細化管控的目的，可以對排查瓦斯抽采鉆孔可能存在的漏氣、煤堵、水堵等問題及時進行處理，同時關(guān)閉適量的低濃度鉆孔，對滯后工作面迎頭距離較遠，抽采效果較差的邁步鉆場鉆孔進行關(guān)閉回撤，可減少抽采管路負(fù)壓損失及系統(tǒng)漏氣，提高瓦斯抽采濃度及純流。

4 結(jié)論與建議

瓦斯抽采鉆孔精細化管控對提高瓦斯抽采率必要且可行。瓦斯抽采鉆孔精細化管控措施充分利用現(xiàn)有的抽采系統(tǒng)、抽采條件、抽采設(shè)備及抽采鉆孔，對瓦斯抽采鉆孔濃度進行細節(jié)優(yōu)化來大幅度提高瓦斯抽采效率，進而提高經(jīng)濟效益，為工作面快速掘進及安全回采提供了保障。