薄煤层综采面低位钻孔瓦斯治理试验探究

【摘 要】由于中厚层煤炭资源过度开采，以及日益紧张的煤炭资源需求，煤炭行业开始将目光转向薄煤层开采。薄煤层回采工作面的过风断面较小，深受风量和风速的影响，瓦斯涌出问题难以通过通风手段解决。文中，笔者探讨了低位钻孔治理瓦斯试验，分析通风和抽风效果，判断钻孔抽放手段对解决瓦斯超限问题的效果。

【关键词】煤炭资源；薄煤层；瓦斯；钻孔抽放

薄煤层煤炭资源开采面临的巨大挑战就是瓦斯超限，它不仅影响了薄煤层开采的进度，还对工人的人身安全造成威胁。文中探讨了回风槽低位钻孔抽放技术治理瓦斯试验，为降低薄煤层工作面瓦斯含量，提高工作的安全性提供了重要参考依据。

1薄煤层开采面

选取的试验煤矿为太原组12#和15#煤层，12#煤层的试验工作面是1205，工作面的长度是150米，煤层厚度平均为1028米。工作面的布置为走向长壁式，使用综合机械化开采技术，边开采边后退。该薄煤层的倾斜角度为3到7度，开采深度是423到447米，液压支架的有效通风断面面积是6.2平方米。开采面的通风方式为U+L型通风，对开采中的开采面瓦斯含量进行测量可知，每分钟涌出46到53立方米。由于12#薄煤层的瓦斯含量衰减系数较小，每小时衰减0.0256 到0.0554 ，薄煤层自身的透气性系数也较小，为1.71/m2/MPa2.d到6.90/m2/MPa2.d，所以，该煤层的瓦斯抽放很困难。

2低位钻孔瓦斯治理试验

2.1瓦斯治理试验布置

开采面共设置三条巷道，分别是回风巷、进风巷与排瓦斯巷。回风巷其实就是用来运料的回风顺槽，断面面积是105平方米；进风巷其实是作为运输顺槽的正巷，断面面积是1105平方米，排瓦斯巷其实是外错瓦斯尾巷，断面面积是9.9平方米。

试验中抽风管路的布置为：在瓦斯尾巷布置两趟瓦斯抽放管。一趟为高浓度瓦斯抽放管；另一趟是低浓度瓦斯抽放管。两趟瓦斯抽放管均与回风巷的主抽放系统在瓦斯尾巷口相连。

试验中，首先要确定瓦斯抽放孔的布置方式：地位孔的打孔位置分别是瓦斯巷的内距切眼10米和20米处，每个孔的长度大约是40米，终孔位置采用白砂岩，能够处理初采期瓦斯泄漏问题。

其次，打完地位孔后，每隔40到50米，进行高位钻孔，钻孔的倾斜角度是37到38度，使用贯眼处理空区瓦斯泄漏问题。

再其次，当工作面向前推进了120米之后，保持前期的瓦斯抽放方式，并采用回风槽地位钻孔抽放技术，处理相邻每层的瓦斯泄漏问题。

钻孔抽放方式的设置：在切眼外面，每隔20米，安置一个钻场。每隔钻场配备有四个钻孔。钻孔的深度要足够深，能够穿透与12#煤层相邻的11#煤层，并向工作面伸展15到60米。对工作用支架上部顶板裂隙泄露的瓦斯进行抽放，这就是回风顺槽低位钻孔抽放技术。钻孔的布置方式为迎风扇形分布，终孔位置在距离工作面60米范围内。钻孔布置图如下：

2.2 分析具体瓦斯处理实验

2.2.1 开采初期的瓦斯治理

开采初期，煤层的顶板未出现较大的裂缝，附近煤层的瓦斯并未全部泄漏到回采工作面中。这一时期的瓦斯涌出累积量较小，未达到最大标准。在这一时期能够采用的瓦斯处理手段有：垂直顶板钻孔抽放瓦斯；扇形顶板钻孔抽放瓦斯；隅角抽放瓦斯。采用这些措施可以勉强保证瓦斯含量在安全生产规定范围内，但是，随着煤炭开采的推进，瓦斯含量将会逐渐累积。

2.1.2 采面中期的瓦斯治理

首先，要增加横向高位抽放巷，在抽放巷的扇形范围内配备抽放钻孔。对之后的高位抽放巷都做类似处理，提高开采面的瓦斯抽放速度，提高抽放量。然后，用具有大扭矩的钻杆与钻机取代原来的设备，并扩大封孔距离。使用这两种手段，可以把开采中期增加的瓦斯抽走，开采面的瓦斯浓度并未得到有效降低，隅角瓦斯和回风瓦斯的含量依然超标，生产的危险系数依然较高。

2.3 采用地位抽放巷技术

低位抽放巷的抽放率很高，最高能够超过90%。使用这一技术后，回风巷的瓦斯浓度平均不超过1%。在开采初期和开采中期出现的隅角瓦斯含量超标问题也得到妥善处理。低位抽放巷技术，能够彻底改变隅角瓦斯的流动方向，它的抽放负压点靠后，使瓦斯向采面和高部流动，降低了隅角与架间的瓦斯浓度。

3 分析高位钻孔抽放与低位钻孔抽放的效果

使用高位钻孔抽放方式，工作面的瓦斯油储量持续增长，由每分钟10立方米，变为每分钟49立方米。生产中，工作面后部的瓦斯浓度为0.71%，上隅角的瓦斯浓度为1%，回风巷的瓦斯浓度为0.9%，瓦斯尾巷的瓦斯浓度为6%。瓦斯含量超限，给生产安全和生产进度带来极大困扰。此后，把配风量从每分钟1230立方米调高到每分钟1630立方米，增加瓦斯巷尾的高位钻抽放强度，经检查各处瓦斯含量可知，瓦斯浓度并未得到有效降低。高位钻孔抽放方式的抽放效果如表1.

使用低位钻孔抽放方式，能明显降低回风槽里面的瓦斯浓度。根据实验测得的数据可知，回风槽瓦斯含量下降到0.5%，尾巷瓦斯含量下降到1.8%，工作面的瓦斯含量下降到0.5%，隅角的瓦斯含量下降到0.7%。低位钻孔抽放方式的抽放效果如表2。

4 结语

采用低位钻孔方式处理薄煤层工作面隅角瓦斯浓度超标问题，成效高，可以有效保障综采工作面的生产安全。该试验，对解决工作面瓦斯泄漏难题具有重要参考价值。今后，应加大对薄煤层工作面瓦斯抽放技术的研究，不断改进瓦斯抽放方式。

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作者简介：

潘启勇，男，贵州省黔东南州，1989年1月，盘县安监局，研究方向：薄煤层瓦斯治理研究。