31021工作面高位钻孔和倾向高位钻孔抽放

摘 要：郑煤集团超化煤矿煤层存在不稳定的现象，尤其是地质构造不稳定、结构变化很频繁瓦斯难以释放，为了保证31021工作面正常回采，根据抽放效果资料的分析，采用了高位钻孔和倾向高位钻孔抽放裂隙带瓦斯专项措施，使工作面上隅角瓦斯浓度降低0.5%以下，回风流中的瓦斯浓度一直降到0.3%左右。

关键词：走向长壁采煤法；地质构造不稳定；瓦斯难以释放；位钻孔抽放

1 工作面概况

超化煤矿属于高瓦斯矿井，采用走向长壁采煤法。工作面切巷斜距133m，走向可采长度970m，平均煤厚4.5m，倾角22°，容重1.45t/m3，回采率93%，可采储量计算为80.6万吨，设计生产能力7.5万吨/月，可采期11个月，推进度90m/月。该面煤层东厚西薄，厚度在0.5～13.0m之间，平均煤厚4.5m，煤层走向74～110°，倾向164～200°，倾角16～32°，平均倾角22°。工作面东部局部区域夹矸发育，夹矸厚厚度0～6.5m，岩性为炭质泥岩；工作面西部局部区域煤层较薄，煤厚小于1.30m。底抽巷及下付巷联巷施工层位为二1煤层、煤层底板泥岩、砂质泥岩及L7-8灰岩，巷顶距煤层法线距离0～20.0m。

31021工作面煤层整体上呈现一单斜构造型态。31001工作面下付巷掘进时揭露了F22、F23正断层，31021工作面上付巷掘进时预计将会揭露以上两条正断层，将造成31021工作面上付巷掘进时打底或丢底煤。根据31041上、下付巷及22121（西）炮采面下付巷掘进期间已揭露的地质资料分析，预计31021底抽巷、下付巷联巷、下付巷及切巷掘进期间不会揭露断裂构造。瓦斯浓度高达3.2%，突出指标qmax都在临界值以上，前后共发生三次瓦斯动力现象。回采初期，工作面回风流瓦斯浓度为0.36%，上隅角瓦斯浓度为0.38%，瓦斯的抽采纯量大致在2～4.2m3/min，尽管回采期间采取了一些措施，如增加风量、减小煤层的抽采半径、采空区用档风帘、降低采煤机运行速度等。

2 走向高位钻孔抽放情况分析

2.1 钻孔设计（见图1）

1#钻孔钻孔终孔距煤层顶板10m，距上切口以下30m，施工深度90m，护孔深度45m，封孔深度9m；2#钻孔钻孔终孔距煤层顶板14m，距上切口以下20m，施工深度90m，护孔深度78m，封孔深度9m；3#钻孔钻孔终孔距煤层顶板17m，距上切口以下8.5m，施工深度84m，护孔深度60m，封孔深度9m。

2.2 抽放效果分析

1#钻孔随着工作面的推进，钻孔距煤层顶板间距越来越小，瓦斯抽放浓度总体上呈增加趋势。1#孔在距煤层顶板小于6m时瓦斯抽放浓度成持续增加趋势，截止12月11日8点班，1#孔距煤层顶板3.5m，瓦斯抽放浓度47.8%。

2#钻孔随着工作面的推进，钻孔距煤层顶板间距越来越小，瓦斯抽放浓度呈增加趋势。2#孔在距煤层顶板小于7m时瓦斯抽放浓度增加趋势较为明显，截止12月11日8点班，2#孔距煤层顶板4.0m，瓦斯抽放浓度29.6%。

2#高位钻孔瓦斯抽放浓度与距煤层顶板间距的关系。

3#钻孔随着工作面的推进，钻孔距煤层顶板间距越来越小，瓦斯抽放浓度呈增加趋势。3#孔在距煤层顶板小于1m时瓦斯抽放浓度大于10%，截止12月11日8点班，3#孔距煤层顶板5.0m，瓦斯抽放浓度21.6%。

1#高位钻场内（3个高位孔）瓦斯抽放浓度及流量随着工作面的推进，二者均呈增加趋势。当高位钻孔距煤层顶板间距小于7m（平均值），钻孔的抽风浓度及流量增加趋势明显，截止12月11日8点班，1#高位钻场钻孔距煤层顶板间距为4.7m，钻场瓦斯抽放浓度18.6%，瓦斯流量为2.83m3/min。

2.3 结论

高位钻孔终孔距煤层间距6～11m时抽放浓度较好，其中距上隅角越近钻孔终孔距煤层顶板间距越大。由钻孔瓦斯流量分析认为，钻孔终孔距煤层顶板间距小于7m时抽放流量增加趋势明显。

3 倾向高位钻孔抽放情况分析

3.1 钻孔设计（见图1）

补1#钻孔钻孔终孔距煤层顶板30m，距切巷初采位置35m，施工深度35m，护孔深度33m，封孔深度12m；2#钻孔钻孔终孔距煤层顶板20m，距切巷初采位置35m，施工深度57m，护孔深度51m，封孔深度15m。

3.2 结果分析

补1#瓦斯抽采浓度随着工作面的推进首先呈增加趋势，然后呈下降趋势，当距工作面切巷达到29m时抽放瓦斯浓度达到最大值。2#瓦斯抽采浓度随着工作面的推进首先呈增加趋势，然后呈下降趋势，当距工作面切巷达到23m时抽放瓦斯浓度大大最大值。

3.3 结论

钻孔终孔距煤层顶板越高控制范围越长，补1#孔终孔距煤层顶板30m，此孔距工作面切巷29m时瓦斯浓度达到最大值；2#孔终孔距煤层顶板20m，此孔距工作面切巷23m时瓦斯浓度达到最大值。

4 高位钻孔和倾向高位钻孔抽放

为了保证工作面正常回采，抽放队负责维护抽放系统，并且将施工完好的钻孔进行连孔抽放。通风科或通风负责保证工作面正常风量的需要防止瓦斯超限。由瓦检工负责检测31021工作面瓦斯浓度变化情况，并且对探头数据显示情况进行观察，如有变化不稳定或较大时及时向通风调度汇报，同时向通风科值班科长（通风队值班人员汇报）。立即停止采煤机或者其他作业，后采取相应措施确保瓦斯不能超限。

5 结束语

在实施高位钻孔抽采裂隙带瓦斯、采用高位钻孔和倾向高位钻孔抽采采空区深部瓦斯等针对性瓦斯综合治理措施后，工作面的瓦斯浓度有明显降低，采空区瓦斯大部分通过抽采钻孔排出，工作面上隅角的瓦斯浓度降低到0.5%以下，回风流的瓦斯浓度在0.3%左右，完全符合《煤矿安全规程》的要求，高位钻孔内抽采的瓦斯最高浓度达到58%左右，每个高位钻场瓦斯抽采纯量为2～8m3/min，达到预期的效果，保证工作面的正常回采，该工作面已安全回采3个月，完成每个月的生产计划，未出现瓦斯超限现象，取得良好的效果。

作者简介：汤明红（1981，8-），男，河南省兰考县人，郑州工业安全职业学院，大专，助理工程师，现从事防突技术管理工作。