潘一矿2622（3）初采工作面瓦斯治理技术

张宾

摘  要：针对初采工作面瓦斯难治理的特点，综合利用顶板走向钻孔抽采瓦斯技术以及穿层钻孔抽采卸压瓦斯技术和老塘埋管抽采瓦斯技术，有效控制上隅角瓦斯积聚，实现了对初采工作面有效治理。结果表明：工作面风排瓦斯量减少，上隅角瓦斯超限得到控制，安全生产威胁减少。瓦斯超限断电频繁导致的机械故障减少，工作面稳定高产。

关键词：潘一矿;工作面，瓦斯治理

采煤工作进展期间，瓦斯是影响采煤工作安全顺利进行的重要约束条件之一，尤其是初采工作面。此时，由于煤层处于原始状态，大量的本煤层瓦斯和邻近层瓦斯涌向工作面，会造成瓦斯超限，甚至导致瓦斯爆炸等重大安全事故。只有选择可靠、有效的治理技术，将瓦斯最大限度抽采出来，才能保障煤矿开采工作安全顺利的进行。因而必须履行和贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针[1]，将瓦斯抽采落到实处。与此同时，做好通风工作、矿尘预防工作、火灾预防工作，才能将安全落到实处。大量的工程实践证明，“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”[2]是矿井瓦斯治理的重要基石。然而，由于煤层赋存条件不同，不同的煤层瓦斯具有不同的特性，因而各个矿井所采用的瓦斯治理措施不尽相同，必须针对不同的矿井利用不同的瓦斯治理技术进行试验才能确定最有效的瓦斯治理措施。

潘一矿2622（3）初采工作面位于西二采区6煤，瓦斯存储量较大，压力也较大，煤层的硬度相对较小，因而在矿井瓦斯综合治理过程中，必须综合利用多种瓦斯抽采技术，以便达到瓦斯治理的目的。

1 试验工作面情况

潘一矿2622（3）工作面在生产过程中所采用的煤层开采方法为后退式走向长壁开采法，全部跨落顶板，U型通风。在工作面开采的早期，由于关键层还没有垮落，所以采用单一的瓦斯抽采方法难以达到有效的瓦斯治理目的，又因为采空区覆盖空间较大，因此，老塘埋管同样不能达到预期目的，回风流内的瓦斯浓度值经常达到极限值，严重威胁着采煤工作的安全。

2 顶板走向钻孔抽采瓦斯技术

钻场层位：钻场开眼位置处于工作面回风顺槽的上侧，首先在25°方位角度方向上施工4m，然后变换钻机方向为水平，使得抽采钻场能够全部包含于煤层顶板。

钻场间距：钻场之间应该保持的距离，主要由两方面决定。一是钻机性能，二是地质条件。在设计钻场中各钻孔的时候，为了能够获得最佳的抽采效果，要求钻孔不能打到破碎带里面去。通常情况下，断层以及破碎带为界线;若地质状况无特殊情况，则设备选取条件必须满足高于300型性能，钻场之间的距离通常情况下设定为100m到150m之间。

施工参数：钻孔的多少由两个方面的因素决定。一是设计抽采率，二是瓦斯涌出量。抽采钻孔直径选为93mm，以瓦斯涌出量21m3/min为一个分界值，当低于此值时，各个钻场中的钻孔数目可设为6个，当高于此值时，则要求钻孔的数目大于8个。

钻孔倾角：通常情况下，选取6°到8°范围之间的倾角向上施工，大体上保证施工10m之后的钻孔处于有效抽采区域，并且终孔与顶板二者间的距离应该处于14m到20m之间，钻孔的使用效率至少为90%。

钻孔长度：钻孔的长度由相邻钻场间距来确定，并且要求保证两钻场钻孔的压茬长度超过25m。

倾向控制：钻孔在倾向方向上的覆盖范围，主要决定于采空区漏风特性。钻孔的位置要处于上隅角瓦斯浓度较高的部位，终孔的位置应处于上风巷以下3m到23m之间，且表现为扇形。进而实现防止上隅角瓦斯超限，有效的防止了采空区瓦斯的外流。

封孔工艺：封孔工作通过使用聚氨酯来完成，先把10m钻孔直径扩大到108mm，接着将5m的编织带卷绕到套管上，要求套管的长度为8m、直径为91mm，把20卷聚氨酯材料混合搅拌均匀，最后将其倒在编织带上，随着套管全部放入于钻孔内，随后发泡凝固，便到达了封孔的目的。

3 穿层钻孔抽采卸压瓦斯技术

预抽钻孔：在顶板或者底板的岩巷内，沿着走向方向设置穿层钻孔，每两个钻孔之间间隔约为5～10m，这组钻孔对掘煤层巷道及其轮廓线以外20m的范围都可以起到一定的控制作用，钻孔透过煤层，二者相距5～10m，对于一般区域，预抽时间均在半年以上即可，但对于有严重突出危险性的区域，瓦斯预抽的时间要达到一年以上。

卸压抽采钻孔：为了确保邻近煤层能够顺利开采，需要利用穿层钻孔来拦截抽采邻近中释放的大量卸压瓦斯，拦截抽采钻孔的位置要满足以下三点要求：（1）钻孔需要穿过邻近煤层0.5m;（2）相邻两钻孔间的距离设置为20～40m;（3）走向的间隔设为30～40m。

4 老塘埋管抽采瓦斯技术

上隅角充填气室抽采。具体实施过程为：首先，选取双抗编织带在选定工作面上隅角垒起两道挡墙，在两道挡墙之间要留下1m空间作为气室。完成以上两步工作之后，需要把3路抽采管埋到预先流出的气室内，可用来完成对瓦斯的抽采。实施过程中会发现，管路并不是固定不变的，而是伴着工作面的不断推进而逐渐向外移动。本次试验中选取3路8  型抽采管和2BE1-253型移动泵完成抽采。

在进行老塘埋管抽采时，首先在采空区中预先埋下一段8  管并开始抽采，至回采到距老塘40m处停止抽采;除此之外，需要另外再压一路同样规模的8  管，要求压茬距为10m。为了达到更佳抽采效果，需要将管路的进气端设置成“S”型花管。抽采前需要把上隅角填充严密，这样才能在2  管抽采瓦斯时起到一定的辅助作用，所需插管的数量及布置的具体位置应该根据实际情况来确定。与井下抽采不同，地面抽采过程选用的设备是型号为2BE1-705的抽采泵。

5 瓦斯治理效果

在对2622（3）工作面进行回采之前，还需要在工作面上风巷顶部煤层内布置一端长为50m的尾抽巷，该巷与所在的上风巷之间有5到8m的距离错位。尾抽巷的横断面积在4-5m2之间，选择木棚用以支护，外端另砌两道墙进行封闭，从而使8  管穿过封闭墙体被引出，连接地面抽采系统。

在工作面回采的初期，运用钻透高抽巷的方法，使得瓦斯抽采流量维持在每分钟6m3到9m3之间，抽采效率达到40%，回风流瓦斯浓度小于0.5;超前高抽巷40m，瓦斯抽采量保持在每分鐘12m3到16m3之间，抽采效率高于50%，一定程度上成功的处理了初采、正常回采过程中所面临的瓦斯问题。

回采初期40m，抽采流量在每分钟3m3到4m3之间上下波动，每分钟的最大值高于5m3，抽采效率接近40%。

6 结束语

实施过程中，将抽采钻孔设计在切顶线后15-20m处可以保证高浓度瓦斯顺利从煤体中抽出，从而使得采空区内部以及上隅角位置的瓦斯流场分布发生变化。通过现场工程试验发现，实施该技术后，上隅角瓦斯浓度可以控制在1.5%以下。

实施上述方法后，风排瓦斯量大大降低，上隅角瓦斯浓度也处于安全范围之内，生产安全得到保障，从而保证了矿井的安全生产。

参考文献

[1]梅占胜，于小川.源头治理综合利用促进安全发展[J].当代矿工，2008（8）.

[2]程远平，俞启香.煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用[J].中国矿业大学学报，2003（5）.