突出煤層回采工作面瓦斯治理技術(shù)研究

摘? 要：以2308高瓦斯工作面為研究對(duì)象，采用FLUENT模擬不同鉆孔仰角、傾角及鉆場(chǎng)數(shù)量時(shí)瓦斯抽采量，得到布置2組鉆場(chǎng)、每組鉆場(chǎng)鉆孔仰角20°時(shí)，瓦斯效果最優(yōu)。在工程施工定向鉆孔中，頂板巖層布置2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔抽采積聚瓦斯，通過監(jiān)測(cè)鉆孔瓦斯抽采量可知，定向鉆孔抽采瓦斯量高，對(duì)降低工作面瓦斯?jié)舛刃Ч谩?/p>

關(guān)鍵詞：定向鉆孔;瓦斯抽采;純流量;鉆孔數(shù)量

引言

煤與瓦斯突出是當(dāng)前礦井安全面臨最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，在2021年全國煤礦事故十大典型案例中就有3起瓦斯事故，分別為石港煤業(yè)有限公司“3.25”事故、東風(fēng)煤礦“4.9”事故、鶴壁第六煤礦“6.4”事故，均造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。因此，對(duì)于高瓦斯煤層開采時(shí)，應(yīng)提前釋放煤層積聚的瓦斯，避免開采時(shí)工作面瓦斯超限[3]。

1 工作面概況

2308工作面位于二采區(qū)，工作面標(biāo)高+410m～+450m。工作面主采3#煤層，平均厚度3.2m，平均傾角4°。煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，底板為細(xì)砂巖、泥巖。工作回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量可達(dá)20m3/min以上，屬于高瓦斯工作面，需要及時(shí)采用有效措施降低工作面瓦斯?jié)舛?，保證工作面安全回采。

2 定向鉆孔參數(shù)確定

2.1 鉆孔角度

通過FLUENT模擬鉆孔不同角度時(shí)瓦斯抽采量，確定鉆孔最佳方向，模擬結(jié)果如表1所示。

由表1可知，當(dāng)鉆孔仰角相同時(shí)，模擬得到鉆孔傾角分別為25°、35°、45°時(shí)瓦斯抽采量，隨著傾角的增大，混合流量、純流量、抽采濃度均有所減小。因此，當(dāng)鉆孔仰角20°時(shí)，鉆孔抽采效果最優(yōu)，抽采后工作面瓦斯?jié)舛茸畹?。?dāng)鉆孔傾角相同時(shí)，模擬得到鉆孔仰角20°、25°、30°時(shí)瓦斯抽采量，隨著仰角的增大，混合流量、純流量、抽采濃度雖然有所減小，但是仰角25°、30°時(shí)瓦斯抽采純流量基本一致，表明頂板巖層沿垂直方向裂隙逐漸減少，裂隙對(duì)瓦斯抽采量的影響減小。

2.2 鉆孔數(shù)量

采用FLUENT模擬2308工作面采用不同鉆孔組抽采瓦斯后，工作面瓦斯?jié)舛?，確定最優(yōu)鉆孔組數(shù)量參數(shù)，模擬結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，隨著鉆場(chǎng)數(shù)量的增加，工作面瓦斯?jié)舛戎饾u降低。當(dāng)工作面采用3組鉆場(chǎng)抽采瓦斯后，工作面瓦斯?jié)舛扰c采用2組鉆孔時(shí)基本一致，主要是由于雖然增加了鉆孔數(shù)量，但鉆孔離采空區(qū)距離較遠(yuǎn)。結(jié)合礦井的經(jīng)濟(jì)效益，2308工作面采用2組鉆孔抽采工作面瓦斯。

3 鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)

結(jié)合模擬結(jié)果和工作面地質(zhì)條件，確定2308工作面工程施工參數(shù)。在頂板巖層布置2組定向鉆場(chǎng)，每組鉆場(chǎng)布置4個(gè)鉆孔，鉆孔參數(shù)如表2所示。

4 抽采效果檢驗(yàn)

2308工作面采用定向鉆孔抽采瓦斯后，需要監(jiān)測(cè)每個(gè)鉆孔瓦斯抽采量，驗(yàn)證抽采效果，2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔具體抽采情況如表3所示。

由表3可知，8個(gè)不同鉆孔最大抽采瓦斯?jié)舛?、混合流量及純流量分別為5.27%、22.70m3/min、0.57m3/min。由此可知，定向鉆孔相對(duì)于普通鉆孔抽采瓦斯抽采量大，抽采效果更優(yōu)。2308工作面通過定向鉆孔抽采瓦斯后，能夠保證工作面安全回采。

5 結(jié)論

采用定向鉆孔對(duì)2308工作面積聚瓦斯進(jìn)行提前抽采，通過FLUENT模擬不同鉆孔仰角（20°、25°、30°）、鉆孔傾角（25°、35°、45°）及鉆場(chǎng)數(shù)量（1～3組）時(shí)，瓦斯抽采量，得到布置2組鉆場(chǎng)、每組鉆場(chǎng)鉆孔仰角20°時(shí)，瓦斯效果最優(yōu)。在工程施工定向鉆孔中，頂板巖層布置2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔抽采積聚瓦斯，通過監(jiān)測(cè)鉆孔瓦斯抽采量可知，定向鉆孔抽采瓦斯量高，對(duì)降低工作面瓦斯?jié)舛刃Ч谩?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]胡英，王關(guān)亮，鹿小虎. 突出厚煤層綜放工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究[J]. 煤炭技術(shù)，2020，39（04）：136-139.

[2]孟振華. 深部回采工作面瓦斯綜合治理技術(shù)探究[J]. 能源技術(shù)與管理，2019，44（03）：38-40.

[3]孫翔宇. 突出煤層高瓦斯工作面瓦斯治理技術(shù)應(yīng)用[J]. 煤炭與化工，2018，41（07）：91-93.

作者簡(jiǎn)介：田仕棟（1986.07～），男，漢，山東滕州人，本科，工程師，從事煤礦一通三防工作。