顶板高抽钻孔抽采瓦斯的应用

摘 要：为了解决青龙煤矿采空区及邻近煤层瓦斯的涌入而造成的工作面上隅角瓦斯超限的问题，提出了运用顶板走向高位钻孔瓦斯技术，对该矿21604采空区及邻近煤层瓦斯进行抽采，进而解决上隅角瓦斯超限的问题。结合矿井具体情况，得出了合理的高位钻孔参数，为该矿在此煤层开采过程中解决瓦斯超限问题积累了经验，同时也为矿井开采其它相邻煤层治理瓦斯提供参考依据。

关键词：瓦斯抽采 上隅角瓦斯超限 瓦斯技术 高抽钻孔

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0076-02

随着煤矿开采深度增加，瓦斯涌出量不断增大，治理瓦斯的技术不断更新，瓦斯抽采逐步成为治理瓦斯首选途径，针对兖矿贵州能化有限公司青龙煤矿21604采煤工作面，在开采过程中常出现上隅角、回风瓦斯超限，为此采用顶板走向高抽钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯的技术，从而解决上隅角和回风流瓦斯超限问题。并对治理来自于采空区、上部围岩或邻近层工作面的瓦斯效果显著。

1 矿井概况

青龙煤矿核定生产能力120万t/a，生产格局为“2采8掘”，2个采面均为综采工作面，采用走向长壁后退式采煤方法。青龙煤矿为高瓦斯突出矿井，绝对瓦斯涌出量165.56 m3/min，相对瓦斯涌出量80.65 m3/t，井田范围内可采煤煤层从上到下依次为16、17、18三层煤煤层均为可抽采煤层。青龙煤矿于2011年开始推广应用钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯技术解决采煤工作面上隅角、工作面及回风瓦斯超限问题。先后在11607、11611、11802综采工作面应用顶板仰角钻孔抽采瓦斯技术治理上隅角瓦斯，取得了一定的技术经济效果。但由于受仰角钻孔利用率低和塌孔等因素的影响，瓦斯治理问题没有从根本上得到解决。特别是11611工作面，由于巷道顶板压力大，造成由巷帮煤壁开孔的钻孔封孔漏气、塌孔、错位，加上孔内水大，严重影响抽采效果，因此在开采区二采深部21604综采工作面时采用了钻孔利用率高、效果好的顶板岩层高抽钻场走向高抽钻孔抽采技术。

二采区深部21604采面为16煤层工作面，为走向长壁后退式采面法，走向长度为1500 m，倾向长182 m，采高3 m，煤层倾角14°，吨煤原始瓦斯含量为45 m?/t，工作面最大绝对瓦斯涌量95 m3/min，采用上行U型通风，工作面风量为1840 m3/min。

2 抽采方法选择及布置

根据矿压理论及工程类比我矿其他工作面高抽钻场布置经验，16#煤层顶板裂隙带发育高度采高的8～24倍，高浓度瓦斯主要积聚在工作面上部24～72 m范围内，综放采煤工作面覆岩采动裂隙带内聚积着来自邻近层及本煤层的瓦斯，钻孔布置应与此适应。设计采用高抽钻场走向高抽孔抽采瓦斯，钻场布置在回风巷侧，距煤层顶板垂高10 m，共设计钻孔十二个，终孔布置为上下两排，分别考察不同钻孔终孔不同位置，不同高度的抽采效果，钻孔布置见图1。

高抽钻场穿煤岩层施工到巷道顶板10 m，钻机选用ZDYLF-4000S型，钻孔最深可施工长度200 m。该工作面共布置11个钻场，钻场间距160 m，每个钻场12个孔，孔长180 m，终孔孔径Φ113 mm。

3 抽采效果分析

根据第十组高抽钻孔施工情况，由于受到钻孔塌孔、孔内水大、封孔漏气、个别钻孔施工不到位及现场施工不定向因素，对以下4个效果好的钻孔进行分析。如下图所示。

从以上两图可以看出，三条曲线在里程60 m左右都是呈现增大的趋势，然后经过一个稳定期，在里程140 m左右呈现下降趋势，4#钻孔浓度、纯流量均大于9#和10#钻孔浓度、纯流量之和。位于上部的4#钻孔效果要较好于位于下部的9#和10#钻孔的效果。

同上，从这两图可以明显看出，三条曲线在里程60 m左右都也是呈现增大的趋势，然后经过一个稳定期，在里程140 m左右呈现下降趋势，6#钻孔浓度、纯流量均大于12#钻孔浓度、纯流量。可以得出，位于上部的6#钻孔效果要明显好于位于下部的12#钻孔的效果。

4 结语

研究表明，高抽钻孔瓦斯技术，能有效地解决工作面上隅角瓦斯超限问题，降低回风流中瓦斯体积分数，并提高了工作面的推进速度，有效地保证了工作面的安全回采。青龙煤矿21604工作面最佳钻孔参数终孔距顶板为46～58 m，位于上部的钻孔抽采效果要明显好于下部的钻孔。因此，为了提高瓦斯治理效果，优化技术经济效益应该减少钻孔个数为6～8个，增大钻孔孔径，终孔布置高度为46～58 m。

参考文献

[1] 中国煤炭工业劳动保护科学技术学会.瓦斯灾害防治技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007.

[2] 张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M]. 北京：煤炭工业出版社，2001.

[3] 梁栋，周西华.回采工作面瓦斯运移规律的数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报，1999，18（4）：337-341.