關于高位鉆孔防止采面隅角瓦斯超限的分析

摘要：煤礦采煤工作面在回采時，回風風流上隅角瓦斯容易集聚，處理不及時易于發(fā)生煤礦井下瓦斯事故?；诖?，本文以煤礦回采工作面上隅瓦斯來源進行深入分析，針對性提出回采工作面上隅角瓦斯超限的治理方法，從而保障煤礦安全生產(chǎn)。

關鍵詞：采煤工作面;上隅角;高位鉆孔;瓦斯集聚

一、礦井及隅角瓦斯超限工作面概況：

燈盞坪煤礦是經(jīng)四川省煤炭設計研究院的設計，技改擴能從9萬升為21萬噸，2008年建成，服務年限24.9年的生產(chǎn)礦井。礦井為高瓦斯礦井，設計2個水平6個采區(qū)。批準開煤層六個層，現(xiàn)三個層煤聯(lián)合布置開采。礦井的第三采區(qū)位于井田最大F5斷層線下盤，該采區(qū)92035采面小構造眾多、煤層產(chǎn)狀變化大，頂?shù)装迤扑?。炮采工藝落煤，在回采過程中上隅角經(jīng)常出現(xiàn)瓦斯異?；虺薜痊F(xiàn)象，回采時工作面最大配風量385m3/min。

燈盞坪三采區(qū)92035采面采取邊采邊布孔模式治理回風巷隅角瓦斯。其鉆場間距25m，鉆場鉆孔數(shù)3個。高位鉆孔與采空埋管采取同一支管提供負壓進行抽放，前端接采空埋管，后端接高位鉆孔。高位鉆孔負壓不低于5KPa抽取鄰近層瓦斯，采空埋管負壓不低于2KPa抽取采空區(qū)及裂隙帶內(nèi)瓦斯。2019年6月92035采面隅角瓦斯超7次，因超限停產(chǎn)，當月正常生產(chǎn)15天;2019年7月該采面上隅角瓦斯超5次，當月正常生產(chǎn)16天。2019年7月底由礦長主持的通風例會，會議審議通過對92035高位鉆場、鉆孔加密，鉆場間距由原來25m調(diào)減為12m。鉆場鉆孔單數(shù)3個增加為5個。措施修訂落實后2019年8月92035上隅角瓦斯超限4次，當月正常生產(chǎn)18天。在集思廣益、加大成本、多措并舉的情況下，仍收效甚微。2019年9月10日燈盞坪煤礦礦安委決定成立92035采面隅角瓦斯超限攻關小組。該小組主要任務就是要科學辦法徹底解決該工作面隅角瓦斯超限問題。攻關小組組長由通風工程師鐘發(fā)彬同志擔任。

二、92035炮采工作面隅角瓦斯超原因的分析

1、從瓦斯地質(zhì)方面分析：剖析92035采面上下回風巷已掘露的構造及鄰近煤層特征，分析采面瓦斯地質(zhì)現(xiàn)狀，對應比較已竣工高位鉆孔終孔圖，總結出92035采面回風巷“邊采邊鉆邊抽”的治災工藝不能在時、空上滿足該采面治災深層原因。因地質(zhì)變化富集并滯留于構造和斷層附鄰近的瓦斯，在抽采時存在大量的盲目性，隨著工作面的推近，受采動、放炮的震動，這些瓦斯富集區(qū)的游離瓦斯會大量的涌向回采工作面，導致回采工作面上隅角瓦斯涌出超出了風排最大能力。

2、從高位鉆孔施工設計上分析：原高位鉆孔設計以采掘工程平面（圖例1：2000）為基圖，從初采開切眼每25m設計一個鉆場，鉆場鉆孔與巷道交角分別為12°、15°、18°，鉆孔終孔高度統(tǒng)一設定為采高的15倍即12m。這種鉆孔設計未考慮到采面瓦斯地質(zhì)變化帶來的瓦斯分布的不均勻性，造成已施工的鉆孔與瓦斯分布未有效結合。造成高位終孔后盲區(qū)多?；夭蓵r盲區(qū)的富集瓦斯異常涌出造成隅角瓦斯超限。

3、從支管負壓調(diào)節(jié)上分析：原采面回風巷鋪設一趟瓦斯抽放支管，對回風尾巷采空區(qū)和頂板高位區(qū)同時提供負壓進行抽放。為了抽取大流量的混合瓦斯，當采空區(qū)埋管負壓調(diào)下降至1-2kpa時，但工作面后方高位鉆孔負壓僅為2-4kpa。如果想抽升高位鉆孔負壓到10kpa以上來預抽頂板富集瓦斯區(qū)，只有關小采空區(qū)埋管控制閘閥，關小后無法抽完采空大量涌出的低濃瓦斯。單趟支管治理回風巷瓦斯，負壓的有限調(diào)控無法同時滿足兩塊區(qū)域治災的需要。

4、從作業(yè)安排上分析：礦井一直采用邊回采、邊打孔、邊投抽管理模式來治理隅角瓦斯，這種作業(yè)組織安排，無法為采面瓦斯富集區(qū)提供充足預抽時間，特別是構造帶富集瓦斯預瓦需要更長的時間，反之，構造帶預抽時間不充分，構造帶可解析的瓦斯隨著放炮落煤，在短時間內(nèi)大量涌入工作面內(nèi)，最終導致風流風速較慢的上隅角瓦斯聚集超限。

三、92035煤采工作面解決隅角瓦斯超限方案

1、完善采面瓦斯地質(zhì)預測預報，讓瓦斯地質(zhì)預測預報更具可靠性。根據(jù)進風回巷地質(zhì)構造收集，盡可能推斷出采面構造線的分布情況。找出92035采面瓦斯富集區(qū)及變化情況，為高位鉆孔參數(shù)設計提供依據(jù)。

2、修訂高位鉆場鉆孔設計，讓每一個鉆孔更具有針對性。鉆場鉆孔設計，要一孔一地質(zhì)，一孔一設計，每一個鉆場單孔個數(shù)及終孔高度均以鉆場地質(zhì)資料來決定。

3、嚴格現(xiàn)場鉆孔施工參數(shù)的質(zhì)量管理，引用鉆孔軌跡參數(shù)驗證工藝采用新工藝驗孔，減少人為參與。杜絕作業(yè)現(xiàn)場打不符合設計的孔、打假孔、假驗孔等作弊現(xiàn)象。采取新驗孔工藝，也降低原驗孔成本，提高了驗孔效率。

4、嚴格高位鉆孔封孔質(zhì)量，杜絕合格鉆孔漏氣，引進“兩封一注”新工藝封孔。新工藝封孔技術，有效解決了較平孔封孔難等問題。

5、有效利用地面已建立的高低負壓抽放系統(tǒng) ，鋪設2趟獨立抽放管到92035采面回風巷，一趟低負壓大流量支管接采空區(qū)埋管抽放，一趟高負壓小流量支管接頂板高位鉆孔進行預抽裂隙瓦斯。

6、調(diào)整回采治災勞動組織。工作面高位鉆孔采取“分時分壓分段”模式進行抽采管理，即高位鉆孔預抽構造瓦斯時，負壓提高為不低于25kpa;當高位鉆孔抽取因采動影響形成裂隙區(qū)域的瓦斯時，負壓調(diào)整為不低小于13kpa;當高位鉆孔位于采空區(qū)或時，調(diào)整單孔接抽軟管到低負壓大流量的支管上，用采空區(qū)埋管負壓進行抽放。充分利用頂板高位鉆孔合理安排，最終對采面實現(xiàn)“采前預抽”，“采中強抽”，“采后排抽”的效果。

四、92035煤采工作面隅角瓦斯治理經(jīng)濟成果

通過對92035炮采工作面科學治災，該工作面9月瓦斯超限0次，正常生產(chǎn)28天，比上月多生產(chǎn)10天;10月瓦斯超限0次，正常生產(chǎn)29天，比8月多生產(chǎn)11天。92035隅角瓦斯超限攻關成功，每月多產(chǎn)原煤820噸，根據(jù)當前市場原煤當?shù)貎r格，隅角瓦斯超限攻關小組為公司創(chuàng)收月凈利潤72萬元。

參考文獻：

[1]《煤礦安全規(guī)程》（2016版）.

[2]國家煤礦安監(jiān)局副局長? 桂來保? 《關于煤礦瓦斯治理工作的一些體會》（2018.12.28）.

[3]《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》（AQ1027-2006）.

[4]《煤礦井工開采通風技術條件》（AQ 1028-2006）.

（作者單位：敘永鑫福煤業(yè)有限公司燈盞坪）