余吾煤矿瓦斯抽采钻孔精细化管控措施的应用

2018-09-21杜康

山东煤炭科技 2018年9期

杜康

(潞安集团余吾煤业有限公司，山西长治 046103)

山西长治余吾矿为高瓦斯矿井，多年来通过对抽采技术及抽采工艺的总结研究，确定了“掘前预抽、边掘边抽、采前预抽、边采边抽、采空区抽采”的瓦斯抽采方案，并先后建成了中央区、南风井、北风井三座永久瓦斯抽采泵站，实现了独立采区抽采和高低浓度双源瓦斯抽采体系。抽采钻孔并网是瓦斯抽采系统重要核心，直接影响着整个瓦斯抽采系统的运行，决定着瓦斯抽采的效果。目前矿井瓦斯抽采钻孔主要存在的问题有：

（1）抽采系统工程庞大，点多面广，钻孔后期管理难度大，效果差；

（2）钻孔抽采浓度高低不齐，低浓度钻孔缺乏有效的管理；

（3）钻孔单孔浓度虽进行定期观测，但并未对观测结果进行整理分析，不能如实反映井下钻孔抽采变化情况。

由于以上问题的存在，导致余吾矿工作面平巷抽采混流大、浓度低，瓦斯抽采效率不高，平巷中抽采管抽采负压损失严重，管路末端负压不能满足抽采要求。

1 N2103胶带平巷精细化管控工业性试验

瓦斯抽采是一个系统庞大的工程，而抽采钻孔是其重要组成部分，只有对抽采钻孔进行精细化管控，即以钻孔观测数据为基础，通过对数据的整理分析，辅以井下实际探究考察，找出每一个低浓度钻孔问题所在，并因地制宜地采取有效处理措施（如通孔、小角度带抽等），加强问题钻孔管理，使得瓦斯抽采钻孔管理由粗放型向精细型转变，才能提高瓦斯抽采率，实现矿井高效抽采。

通过对井下低浓度钻孔的现场测量和检查，发现低浓度钻孔多为堵孔、塌孔、串孔、漏气钻孔，串孔、漏气钻孔的抽采负压多在钻孔浅部就已消耗殆尽，堵孔、塌孔的抽采负压则无法传递到钻孔深部，从而导致钻孔瓦斯抽出率低，抽采混流大，抽采浓度不高。为了探究平巷内低浓度钻孔对整个工作面抽采影响情况，2014年7月曾在该矿N2103胶带平巷中进行钻孔漏气排查处理、系统水堵排查处理、低浓度钻孔及钻场关闭处理等精细化管控提纯试验。试验表明对N2103胶带平巷进行钻孔精细化管控后，平巷内瓦斯抽采浓度、纯流得到提升，瓦斯抽采效率提高，试验效果明显。

在N2103胶带平巷进行工业性试验时，巷道内共施工624个钻孔，包括23个迈步钻场预抽钻孔和486个顺层平行孔，其中9个掘进预抽钻场已关闭或拆除，103个平行孔已拆除，剩余14个钻场和383个顺层平行孔在带抽。由于平巷内多数钻场钻孔抽采浓度及纯流较低，顺层钻孔也多存在钻孔堵塞、孔口漏气、汇流管水堵、煤堵现象，部分钻孔单孔浓度低于10%，平巷整体抽采浓度及纯流不高。

1.1 瓦斯抽采参数观测

为了解N2103胶带平巷平行孔和钻场的抽采情况，抽采一队于2014年7月27日～31日对N2103胶带平巷所有平行孔单孔浓度、钻场抽采参数进行观测，并将测量结果进行整理分析，分析发现26个平行孔单孔浓度低于10%，8个钻场浓度低于10%且纯瓦斯流量低于0.08%。钻场带抽数据如表1所示。

表1 N2103胶带平巷钻场抽采参数

2014年8月1日对N2103胶带平巷抽采钻孔及系统进行巡查，发现钻孔漏气，放水器漏气、堵死，瓦斯管水大，煤墙漏气等问题，经过集中的巡查、维护，N2103胶带平巷抽采系统存在的所有问题基本得到解决。

8月2日对N2103胶带平巷抽采参数进行观测，随后关闭8个纯流最低的钻场，然后再次对浓度低于10%的26个平行孔进行观测，发现有15个钻孔浓度显著上升到10～80%，如表2所示。其余11个钻孔单孔浓度仍低于10%，将该11个低浓度钻孔关闭。

表2 N2103胶带平巷部分单孔浓度对比表

1.2 试验效果考察观测

待抽采稳定后对平巷瓦斯抽采参数进行再次观测。关闭前后瓦斯抽采参数如表3所示。由表中数据可知，进行精细化管控后，N2103胶带平巷瓦斯抽采浓度提高了27.6%，纯瓦斯流量提高了32.4%。

表3 N2103胶带平巷试验前后抽采参数对比表

2 N1101胶带平巷精细化管控工业性试验

根据在N2103胶带平巷进行的钻孔精细化管控提纯试验经验，对N1101胶带平巷进行了类似试验。该平巷内共有顺层钻孔338个，其中单孔浓度低于10%的钻孔97个，用同样的办法将浓度10%以下的钻孔全部关闭，试验结果见表4。

如表4显示，虽然6月21日的数据可能测得混合流量一个极值或者偏差，但并不影响本次试验。试验后抽采混量由69.45m³/min下降到46.89m³/min，抽采浓度由10.8%提升到19.8%，抽采纯流由7.5m³/min提升到9.28m³/min，由此可见，N1101胶带平巷钻孔精细化管控提纯试验同样效果显著。