高抽巷与千米顶板长钻孔的瓦斯抽采效果分析

宋海青 高岭

摘 要：马堡煤业8203综采工作面回采期间瓦斯涌出量大，上隅角、回风流瓦斯超限，为了确保工作面回采期间的安全问题，需要对8203工作面瓦斯进行抽采。该工作面分别采用高抽巷和顶板水平长钻孔进行瓦斯的抽采，通过各自的抽采效果分析可知，采用顶板水平长钻孔治理瓦斯具有施工时间短，经济合理的优点，为类似条件的工作面瓦斯治理提供了一定的参考作用。

关键词：高抽巷；顶板长钻孔；瓦斯抽采；效果

引言

在煤矿开采过程中，随着矿井开采深度不断增加，煤层瓦斯压力和瓦斯含量逐步加大，尤其是井筒深度达到800米以后，瓦斯压力更大，如何解决这一难题，采用高抽巷和顶板水平长钻孔是两种比较常用的方法。

其原理就是：首先提前施工一條瓦斯抽采专用巷道，当工作面在开采过程中，由于采动影响，上覆岩层出现大量的空隙和裂隙，邻近煤层及采空区的瓦斯在抽采负压的作用下沿裂隙进入高抽巷内，此时经抽采管路将高浓度瓦斯抽出，达到保障工作面的安全回采的目的。

1 工作面瓦斯状况

马堡煤业矿井核定产能为150万t/a，为高瓦斯矿井。其中8#煤层开采深度为+950～+1282m，该矿井相对瓦斯涌出量为10.1m3/min，绝对瓦斯涌出量为31.9m3/min。8203工作面经研究决定采用走向长壁后退式综合机械化一次性采全高垮落顶板采煤方法，经过相关权威部门鉴定，8#煤层自燃倾向性鉴定为Ⅲ类，为不易自燃，煤尘无爆炸危险性。因此设计采高平均为2.1米，走向长度为1130m，工作面倾向180m。倾角为8°～16°，在正常生产情况下日推进为2.5-3m左右。本区日产量平均约为1800t，风量为1446m3/min，回风流最大瓦斯涌出量为12.29m3/min。工作面顺槽采用“U”型通风方式。

2 采煤工作面瓦斯来源状况分析

根据矿井开拓开采、地质条件以及瓦斯来源分析等情况可知：马堡煤业矿井煤层赋存条件复杂，瓦斯涌出量大、来源多、分布范围广，应针对各涌出源采取多种抽采方法相结合的综合抽采方法。矿井瓦斯治理的重点应放在治理回采工作面和采空区瓦斯，同时也应考虑掘进工作面的瓦斯治理。其中，工作面治理瓦斯的重点应放在预抽本煤层瓦斯，同时抽采邻近层与采空区的瓦斯。

3 工作面瓦斯抽采方法

3.1 抽采方法选择原则

坚持“多措并举、应抽尽抽、抽掘采平衡”的原则，按照区域瓦斯治理工作十六字方针“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”和实现“不采突出面，不掘突出头”的要求确定抽采指标。选择具体瓦斯抽采方法时遵循以下原则：

一是有利于抽采工程施工；二是有利于抽采管路敷设以及抽采时间增加；三是应根据瓦斯来源及涌出构成进行选择，尽量采取综合瓦斯抽采方法，方便提高瓦斯抽采效果；四有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道相结合；五是选择的瓦斯抽采方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件；六是选择的瓦斯抽采方法应有利于抽采巷道布置与维修、提高瓦斯抽采效果和降低抽采成本。

3.2 高位平行钻孔设计

8203工作面我们在本煤层抽采瓦斯，钻场斜向高位钻孔及上隅角抽采瓦斯的基础上，为了彻底治理瓦斯超限我们设计了裂隙带设钻场施工高位平行钻孔，8号煤层平均煤厚1.8m，裂隙带高度在14.4-18m，钻场设在16m。为了有效地控制上邻近层瓦斯涌出，根据相关理论和实践经验，一共设计施工5个钻孔进行抽采，达到控制回风顺槽侧60m范围的目的。

抽采选用ZDY6000L型钻机施工，钻孔长度设计为500m，钻孔直径为113mm，实现与前部高抽巷搭接10m。由于施工过程中易出现自然下垂情况，理论上钻进一米为0.017米，所以施工设计仰角为3°-4°，共布置7个钻孔。

4 高抽巷巷道布置与施工方式

按设计要求：高抽巷通常布置于砂质泥岩岩层中，砂质泥岩的顶底板一般为较坚硬的砂岩，有利于顶底板的管理，巷道维护成本低。故巷道常用两种层位布置方式：一是沿坚硬顶板掘进，二是沿坚硬底板掘进。

8203工作面的高抽巷设计为矩形巷道，超出切眼位置10m，断面积为7.6m2，长540m，布置在8203工作面回风巷距工作面切眼530m处施工拨门。

高抽巷拨门后按垂直于巷道沿8#煤层施工3m，然后破8#煤层顶板以坡度30°度向上掘至6#煤层顶板，底板距8#煤层顶板6m，距回风巷右帮平行距离为8.6m，此时平行于回风巷沿6#煤层掘进至540米停头。

然后经相关部门验收后在回风顺槽口密闭，墙上接埋一趟直径为377mm，长为20m管路进行瓦斯抽采，抽采期间由通风等相关科室安排专人进行监查。

5 瓦斯抽采方法效果分析

抽采效果预计：包括抽采时间、抽采量、抽采率等内容。8203工作面在顺层钻孔的基础上，采用高抽巷抽采邻近层瓦斯，经过6个月的实际观察记录，数据显示：抽采负压平均为9～12kPa，抽采瓦斯浓度为20%～35%，抽出的纯瓦斯量为9.18～12.2m3/min。

8203工作面实际配风量为1350～1400m3/min，上隅角瓦斯浓度正常为0.2%～0.75%，割煤期间一般为0.6%左右，上隅角瓦斯得到有效的控制。

采用顶板走向长钻孔抽采瓦斯，通过3个月的记录显示，抽采负压平均为20～30kPa，抽采纯瓦斯浓度为30%～55%，浓度增加10%～20%；抽出的纯瓦斯量为12～20m3/min，纯瓦斯量增加2.82%～7.8%。该工作面配风量为1150～1200m3/min，配风量约减少200m3/min；上隅角瓦斯浓度为0.2%～0.6%，割煤期间一般为0.5%（浓度降低约0.1%）。

两种邻近层瓦斯抽采方法均能有效地降低上隅角及回风流的瓦斯浓度，尤其是顶板走向长钻孔效果更好，抽采后有效的避免了瓦斯超限现象的发生，保障了安全回采。

6 结束语

文章主要对8203工作面瓦斯抽采的两种方案高抽巷抽采及顶板走向长钻孔抽采的设计及抽采效果进行了分析探讨，结果表明：顶板走向长钻孔能够更好地抽采8203工作面瓦斯，达到保护正常开采的目的，为矿井“以孔带巷”的推广应用提供了技术保障和实践经验。

参考文献

[1]李树清，解庆雪，赵训，等.高抽巷内上向钻孔抽采邻近层瓦斯的试验研究[J].煤矿安全，2012（7）：1-3.

[2]程远平.煤矿瓦斯防治理论与工程应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.

[3]黄晓枫.走向高位钻孔瓦斯抽采技术研究[J].矿业安全与环保，2012（S.）：58-60，64.

[4]郭永飞.高抽巷与顶板水平长钻孔瓦斯抽采技术应用[J].现代矿业，2014（8）：141-142.

[5]王兆丰，袁军伟，贾东旭.煤矿高瓦斯带超前判识技术研究[J].河南理工大学学报（自然科学版），2005（1）.

[6]高建良，吴妍，徐昆伦.瓦斯分布与风量及瓦斯涌出量关系的数值模拟[J].河南理工大学学报（自然科学版），2007（6）.

[7]刘明举，孟磊，魏建平，等.我国煤与瓦斯突出特征及其对策[J].河南理工大学学报（自然科学版），2009（6）.

作者简介：宋海青（1960-），男，山西长治人，煤矿总工程师。