回采工作面“三層位、兩重點”瓦斯抽采技術應用

文/李新潮

高瓦斯及煤與瓦斯突出礦井回風巷和上隅角容易造成瓦斯超限，對這兩個地方的瓦斯治理多采用高頂瓦斯抽放鉆孔。冀中能源峰峰集團九龍礦傳統(tǒng)的治理方式是在回風巷每隔50m做一個鉆場，從鉆場向距大煤頂板垂距16～20m處施工鉆孔。該方案對治理采空區(qū)瓦斯十分有效，但也存在一定的弊端，一是上隅角瓦斯不容易治理；二是采煤工作面過鉆場時由于存在空白帶，容易造成回風巷瓦斯?jié)舛壬摺ａ槍ι鲜鰡栴}，九龍礦在15247S回采工作面開展了高位鉆孔瓦斯治理技術研究，實施了“三層位、兩重點”瓦斯綜合治理技術，杜絕了工作面回風巷瓦斯、上隅角瓦斯超限，保證了工作面的安全回采，取得了良好效果。

一、15247S采煤工作面概況

1.工作面位置及井上下關系

15247S工作面位于九龍礦北五采區(qū)的深部開采區(qū)域，為五采區(qū)首采大煤工作面。工作面北以F22斷層為界，南以F14井田邊界斷層為界，西以15447S回風巷在大煤的投影線為界，東至采區(qū)技術邊界線，其下伏4#煤層已經(jīng)開采。采煤工作面設計平均走向長度為1020m，平均傾斜長度60m，煤層平均厚度一般為5.6m，煤的容重為1.5t/m3。

2.工作面瓦斯基本情況

工作面開采的2#煤層為突出煤層，其下部保護層工作面已開采結束。根據(jù)九龍礦2#煤層開采經(jīng)驗，預計15247S工作面在掘進期間瓦斯絕對涌出量為2～2.4m3/min，回采期間瓦斯絕對涌出量為3～4.6m3/min。工作面的2#煤屬于三類不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性。

3.工作面地質(zhì)構造基本情況

根據(jù)下伏野青煤層揭露斷層情況，預計工作面地質(zhì)主要發(fā)育一些中小型構造。

二、15247S采煤工作面?zhèn)鹘y(tǒng)高位鉆孔布置方式

在15247S工作面起初布置傳統(tǒng)高位鉆孔。在15247S上順槽每隔70米施工一組高位鉆孔，每組共7個鉆孔，鉆孔共分兩排，第一排1～3#鉆孔，孔深60～67m；第二排4～7#鉆孔，孔深90～100m，孔徑133mm，終孔位置布置在2#煤層頂板以上20m，控制范圍至15247S上順槽下方25m。

三、15247S采煤工作面高位鉆孔布置方式存在的問題

15247S高位鉆孔在治理采空區(qū)瓦斯方面有很大成效，但存在以下弊端：

1.在工作面回采期間只針對采空區(qū)瓦斯抽采治理，但工作面上隅角瓦斯得不到有效抽采，不能有效控制，致使上隅角瓦斯?jié)舛缺３衷?.8%～1%，有瓦斯超限風險，不能保證工作面安全回采。

2.隨著工作面的回采，當工作面推采至鉆場附近時，該鉆場鉆孔失去抽采效果，而下一個鉆場的高位鉆孔又因為距離遠，無法連續(xù)抽采，在鉆場交替期間存在空白帶，采空區(qū)瓦斯在此期間風排瓦斯涌出量增大，回風瓦斯?jié)舛群龈吆龅?，存在瓦斯超限風險，制約工作面的安全生產(chǎn)。

四、“三層位、兩重點”瓦斯治理技術

針對傳統(tǒng)高位鉆孔的抽采弊端，九龍礦在15247S工作面改變新思路，開展了“三層位、兩重點”的瓦斯綜合治理技術研究。

1.“三層位、兩重點”高位鉆孔布置方式

“三層位”是指高位鉆孔終孔布孔高度依次向上三層布置，三層鉆孔終孔位置分別在煤層頂板往上15m、25m、35m處，每層3～4個鉆孔?！皟芍攸c”是指在高位鉆孔抽采的兩個易出現(xiàn)異常的重點地點增設鉆孔，即高位鉆場頂部和上隅角頂部。

（1）為保證15247S工作面回采時安全生產(chǎn)，有效解決采空區(qū)卸壓瓦斯，在工作面高位鉆場內(nèi)施工高位瓦斯抽采鉆孔，依次向上三排布置，鉆孔排距0.3m，每排鉆孔間距0.4m，嚴格按照設計方位角和傾角施工，鉆孔直徑不小于Φ133mm，鉆孔終孔位置分別布置在煤層頂板往上30m、20m處。

（2）為有效解決高位鉆場抽采盲區(qū)瓦斯問題，在15247S工作面上順槽每個高位鉆場外20m處分別施工一組高位鉆孔，鉆孔在巷道內(nèi)頂板開孔，鉆孔直徑不小于Φ133mm，鉆孔終孔位置在煤層頂板往上20m處。

（3）為有效治理15247S工作面回采期間上隅角瓦斯，在15247S工作面上順槽每隔40m在巷道內(nèi)施工一組高位鉆孔，對上隅角瓦斯進行抽采治理，鉆孔在巷道內(nèi)頂板開孔，鉆孔直徑不小于Φ133mm，鉆孔終孔位置位于工作面機尾大煤頂板8～10m。

（4）提前在工作面機尾端確定埋管地點，并在端頭支架上幫打設長1m×寬1m×高1m的木垛，或在馬蜂窩附近順煤壁斜擔板梁保護好“馬蜂窩”，木垛或斜擔板梁隨工作面推進在安設“馬蜂窩”的地點向外打設，以保證“馬蜂窩”不被砸壞。在木垛內(nèi)安設兩根Φ100mm管，隨工作面推進向外鋪設，兩趟管路均每8m留有一個Φ100mm三通并安裝1個Φ100mm“馬蜂窩”，兩趟抽采管路上三通相隔4m，未使用的三通使用Φ100mm擋板封堵，防止管路喝風。

（5）兩趟Φ100mm管沿巷幫向回風巷外鋪設并使用Φ100mm軟管沿巷幫、頂板鋪設，與Φ200mm抽放管連接，Φ100mm軟管用鋼絲繩固定在巷幫和頂板上。每天早班回收Φ200mm抽采管路，順延Φ100mm軟管以保證對瓦斯積聚處的抽采效果。

2.“三層位、兩重點”高位鉆孔優(yōu)點

針對傳統(tǒng)高位鉆孔存在的兩大弊端，“三層位、兩重點”高位鉆孔有效解決了瓦斯治理工作難點，具體設計理念如下。

（1）利用高位鉆孔：鉆孔終孔位置布置在煤層頂板往上30m、20m處，有效解決了工作面采空區(qū)瓦斯，保證了工作面回采期間回風瓦斯?jié)舛炔怀?，杜絕了工作面瓦斯事故的發(fā)生。

（2）利用中高位鉆孔：鉆孔終孔位置布置在煤層頂板往上20m處，有效解決了高位鉆場抽采盲區(qū)瓦斯，杜絕了工作面過鉆場時局部瓦斯積聚，保證了工作面安全生產(chǎn)。

（3）利用低位鉆孔：鉆孔終孔位置布置在煤層頂板往上8～10m處，有效解決了工作面上隅角瓦斯，保證了上隅角瓦斯?jié)舛炔怀?，保證了安全生產(chǎn)。

（4）工作面采空區(qū)2趟Φ100mm抽采管路埋管，有效解決了工作面采空區(qū)瓦斯。2趟Φ100mm抽采軟管插管，有效解決了工作面斷層處局部積聚瓦斯。一趟Φ100mm抽采管路抽采上隅角瓦斯。多種有效瓦斯抽采解決方案，解決了工作面上隅角瓦斯、采空區(qū)瓦斯、斷層瓦斯積聚處瓦斯，保證了瓦斯?jié)舛炔怀?，保證了安全生產(chǎn)。

五、結語

在15247S工作面采用“三層位、兩重點”的高位瓦斯鉆孔布孔工藝后，經(jīng)測定，該布孔方式相較于之前的單層7鉆孔、終孔點位置在煤層頂板往上20m的布孔方式，每個鉆場瓦斯抽采純量由1.5m3/min增加至5m3/min左右，大大降低了采空區(qū)瓦斯?jié)舛?。工作面生產(chǎn)期間的回風瓦斯?jié)舛扔芍暗?.6%左右降至0.3%，并且杜絕了工作面過高位鉆場期間瓦斯超限和上隅角的瓦斯超限，保證了工作面的安全回采。