迎面斜交钻孔抽放瓦斯技术研究与应用

史军平

摘 要：根据国家瓦斯治理、瓦斯抽放等的相关规程规范以及平煤香山煤矿的具体情况，在收集整理相关资料，分析该矿煤层瓦斯赋存及戊9-0-22200综采面顶底板岩性及邻近煤层瓦斯赋存等相关情况后，设计编制如下的平煤香山煤矿戊9-0-22200综采面瓦斯抽放总体技术方案。

关键词：斜交孔；瓦斯；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.049

1 矿井概况

香山矿属国有股份制企业，位于平顶山市以西16km处，属平顶山煤田。矿井始建于1958年，2008年经产业升级，设计能力90万吨，2013年核定行產能力105万吨。矿井瓦斯等级为瓦斯矿井。开采煤层有丁、戊两层煤，均为自燃煤层，煤尘具有爆炸性。开拓方式：为立井多水平分区式，目前有丁、戊组两个采区。

通风方式：矿井通风方式为中央并列分区式，通风方法为抽出式，回风井两个即戊组风井、丁组风井回风。矿井通风系统稳定可靠。戊组风井主要通风机总回风量4180 m3/min，丁组风井主要通风机总回风量3190 m3/min，矿井总回风量7370m3/min，矿井有效风量6745m3/min，有效风量率91.5%，矿井等积孔戊组风井系统1.52m2丁组组风井系统1.2m2。

2 戊9-0-22200综采面概况

戊9-10-22200综采工作面位于二水平戊二采区西翼，西起十一矿西风井保护煤柱，东至戊组轨道下山，其上为戊9-10-22200采面（无回采，戊9-10-22200为跳采面），工作面范围：有效走向长：2000m；倾斜长：180m；平均煤厚：2.5米。该采面煤层结构简单，煤层厚度在0.7—3.3m之间，平均厚度2.5m.。煤层走向N：125°，煤层倾向NE：26°， 倾角8°～22°，平均12°，采面配风量2076m3/min。目前为生产采面，8月份瓦斯鉴定结果为：相对涌出量为1.68m3/t ，该面生产期间绝对瓦斯涌出量较大，绝对涌出量为8.2m3/min。

3 戊9-10-22200综采面瓦斯治理的必要性和可行性分析

（1）戊9-10-22200综采面瓦斯来源分析。由于未对各煤层的瓦斯参数进行测定，因此，依据回采工作面的瓦斯鉴定数据。该工作面绝对瓦斯涌出量为10.7m3/min，相对瓦斯涌出量为1.68m3/t；生产期间采面回风流瓦斯浓度在0.4%左右，采面配风量2076 m3/min。该采面为跳采面，上下相邻均为实体煤。从采面瓦斯涌出分析，巷道煤壁瓦斯涌出量占20%，采面落煤占32%，采空区瓦斯涌出量占48%。根据以前回采情况，回采工作面瓦斯涌出主要为采空区瓦斯涌出。

（2） 戊9-0-22200综采面上隅角瓦斯治理的必要性。按《煤矿安全规程》第181条规定，一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通风方法解决不合理的，必须建立瓦斯抽放系统，进行瓦斯抽放工作。

（3）戊9-0-22200综采面抽放上隅角及顶板瓦斯的可行性。瓦斯抽放的可行性主要考虑能否抽出瓦斯和能否达到有效的瓦斯抽放效果来评价。瓦斯抽放一般有本煤层抽放、高位钻孔采空区抽放、上隅角顶板抽放，对于该采面通风方式为U型通风，上隅角及顶板瓦斯积聚较大，而采面及回风流瓦斯浓度能够满足要求。在上隅角插管、上隅角顶板抽放瓦斯，可满足工作正常生产。抽放位置，瓦斯抽放泵站安装在采面回风巷风门外，风巷设置瓦斯抽放管路，抽出的瓦斯排到戊组总回风巷。

（4） 抽放效果预计和瓦斯抽放规模。通过采取上隅角瓦斯治理措施后，在工作面风量不变的情况下，工作面回风风流中的绝对瓦斯涌出量预计可降低到5m3/min以下，使上隅角和工作面回风风流中的瓦斯浓度不超限，在此前提下，考虑一定的系数后，确定的瓦斯抽放规模约为1.77m3/min。

迎面斜交钻孔是在风巷里段向煤层顶板施工的抽放钻孔.以工作面回采后采动压力形成的顶板裂隙作为瓦斯通道来抽放工作面煤壁以及上隅角涌出的瓦斯 。根据回采工作面矿山周期来压规律，煤层随工作面回采后，在工作面周围将形成一个采动压力场，采动压力场及其影响范围在垂直方向上形成三个带，即冒落带、裂隙带、和弯曲下沉带。在水平方向上形成三个区，即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。在这个采动压力场中形成的裂隙空间，便成为瓦斯流动通道。通过钻孔内的负压，加速了瓦斯的流动，使得迎面斜交钻孔能够抽出瓦斯，并且将超出该煤层瓦斯的抽放量。迎面斜交钻孔可以实现超前抽放，即工作面距离孔口还有一段距离时，能够抽出高浓度的瓦斯，这说明煤壁支撑区内煤层顶板已存在裂隙作为通道。这部分瓦斯显然是煤壁中原始煤体释放的。随着采动的影响，工作面煤壁受压形成瓦斯解吸.解吸的瓦斯又通过煤壁的裂隙和顶板裂隙流入抽放钻孔.这是迎面斜交钻孔能够抽到高浓度瓦斯的主要原因.也是其重要作用点。迎面斜交钻孔抽到上隅角瓦斯是在后期，随着钻孔的垂高变小.到接近冒落带或进入冒落带时才能够出现，这时抽放瓦斯的浓度变小，只要钻场的钻孔还能够保留仍可发挥作用。

（5）技术指标：1）结合现场实际情况，总结经验、记录技术参数。2）达到抽采达标安全可靠。保证回采工作面安全生产。

（6）实施方案：1）钻孔布置。每隔16 m布置一排孔。仰角在l2°～l6°，水平方位角9°～20°。2）安装设备：钻机型号。ZDY2300LX煤矿用履带式液压钻机，钻杆直径75 mm。孔径110 mm，钻孔深度以打透老空区为准（一般深度60～90 m）。孔落点。距顶l5～30 m左右，距上隅角15-35 m。封孔方法。直径2.5寸不燃性塑料管15 m.采用聚氨脂封孔。利用该采面现有的瓦斯抽放管，抽放迎面斜交孔瓦斯。

参考文献：

[1]采空区瓦斯抽放监控技术规范[S].MT/T1035-2007.

[2]煤矿井下移动式瓦斯抽风泵站技术条件[S].MT/T987-2007.

[3]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[S].2016.

[4]国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽采基本指标[S].2006.endprint