赵庄煤矿工作面高位钻场抽采效果分析

2014-07-30司爱忠

山西焦煤科技 2014年7期

司爱忠

(晋煤集团泽州天安海天煤业，山西晋城 048000)

由于受采动压力的影响，工作面垂直方向形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，水平方向形成煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区域。在这些采动影响区域，煤层裂隙增大，透气性增加，为实施高位钻孔进行瓦斯抽采提供了必要条件[1-2]。长期以来，煤矿高位钻场抽采已成为瓦斯治理的重要手段[3]。赵庄煤矿3303工作面瓦斯涌出量高，工作面瓦斯治理难度大，抽采效果不佳，迫切需要对工作面高位钻场抽采效果进行分析，以指导工作面瓦斯治理工作。

1 工作面概况

赵庄煤矿3303工作面位于矿区范围内三盘区，工作面东侧为3302一次采全高工作面，已回采结束；西侧为3304工作面(3303工作面回采期间，3304工作面为备用工作面)，工作面通风采用“两进两回”通风方式，正常回采期通风量为3 300 m3/min；工作面煤壁及落煤的瓦斯涌出量为11.2 m3/min，采空区瓦斯涌出量为15.39 m3/min。

2 钻孔布置及施工参数

赵庄煤矿3303工作面7横川至5横川之间布置了10个倾向高位钻孔。

钻孔的详细参数见表1。

表1 3303工作面倾向高位钻孔施工参数表

3 高位钻孔抽采效果分析

随着3303工作面的推进，倾向钻孔逐渐深入采空区深部。根据现场实测参数，选取具有代表性的部分倾向钻孔，绘制高位钻孔抽采瓦斯纯量、抽采瓦斯浓度随钻孔与工作面平距变化的关系图，见图1。

图1 高位钻孔抽采量随钻孔与工作面平距变化图

从图1可以看出，采空区内倾向高位钻孔抽采呈现以下规律：

1)随着工作面逐渐推进至钻孔位置再到逐渐远离钻孔位置，在抽采瓦斯变化曲线形态上，钻孔抽采纯量由小增大再逐渐降低，呈现抛物线型；当钻孔位于采空区侧100 m以后时，钻孔的抽采纯量呈单调递减趋势。

2)当钻孔位于采空区侧200 m以后时，大多数钻孔的抽采纯量小于500 m3/d，这是由于钻孔所在位置处于采空区的压实区域及漏风影响范围之外。

4 钻孔抽采量随钻孔终孔高度的变化规律

由于3303工作面施工钻孔的仰角均为20°，与回风平巷夹角均为90°，因此，施工钻孔的长度决定了钻孔终孔高度及与巷帮距离，因此本处只对钻孔终孔高度对抽采效果的影响进行分析。

4.1 定性分析

因3303工作面与3304工作面相邻，采空区覆岩冒落规律大体相似。由现场实际情况，工作面冒落带最大高度范围为5.51～25.15 m，裂隙带最大高度范围为43.33～78.19 m，随着倾向钻孔终孔高度(与巷帮距离)的增加，钻孔处于采空区内的有效抽采段长度逐渐增加，倾向高位钻孔的日抽采纯量越大，抽采效果越好。同时，随着钻孔终孔高度的增加，钻孔与冒落带之间的垂直距离呈现先减小后增大的趋势。当钻孔与冒落带之间的垂直距离逐渐增大时，由于钻孔抽采阻力增加，导致抽采量的增加趋势逐渐减缓。

4.2 定量分析

3303工作面的10个倾向钻孔开始接入抽采系统时的时间、相对工作面位置等均不同步。为分析不同高度钻孔的抽采变化规律，需选择不同施工高度钻孔在同一位置区间内的抽采数据进行对比。

选择终孔高度分别为43.09 m(1、2号孔)、36.7 m(3、4号孔)及27.36 m(6号孔)的倾向高位钻孔，并对该钻孔均位于采空区测100～200 m期间的抽采数据进行统计分析和比较，详细数据见图2。

从图2可以看出，随着倾向终孔高度的增加，倾向高位钻孔的日抽采纯量越大，抽采效果越好，但钻孔抽采量的增加趋势逐渐减缓。经计算可知，终孔高度由27 m增加至约37 m时，其平均日抽采量增加了405.2％；终孔高度由36.77 m增加至约43 m时，其平均日抽采量增加了29.74％。从钻孔的抽采纯量及抽采总量上看，当钻孔布置在距离煤层顶板36.7～43.09 m时，钻孔均能取得较好的抽采效果。