高瓦斯矿井本煤层工作面瓦斯治理方案分析

何盼盼 段绍平

摘 要：针对某工作面瓦斯含量高的问题，提出工作面均进抽采防突方案和具体措施，并就工作面推进过程中瓦斯浓度转换评判标准进行说明。实践证明，瓦斯评价单元内的最大可解吸瓦斯量为5.1523m3/t，不超过安全回采允许标准5.5m3/t，工作面残存瓦斯压力小于0.74MPa，满足回采前煤的可解吸瓦斯量指标。

关键词：高瓦斯矿井；瓦斯抽采；方案；等级转换；措施

1 工程概况

某工作面位于某采区，工作面预计瓦斯含量在6.5m?/t～9.8m?/t，根据某采区煤层底板等高线图显示，该风巷掘进区域位于一向斜构造轴部，向斜倾伏方向为正北。另该风巷掘进前方及附近有多个瓦斯抽采井，要做好防治工作。

2 工作面掘进抽采、防突方案设计

某工作面掘进期间严格按照《瓦斯分级管理规定》执行，根据掘进期间测得的瓦斯参数确定该区域的瓦斯等级，再采取相应的抽采措施。

2.1 巷道开口

工作面风巷、运巷、切眼开口位置需根据K1值、瓦斯含量和压力进行确定。若W<8m?/t、P0<0.74MP、K1<0.4，方可开口，若有不符合指标的，则在开口位置按照每平米1个打释放孔进行释放。

2.2 巷道掘进

巷道在掘进过程中根据瓦斯参数将巷道划分为A级区域、B级区域、C级区域，根据不同的区域采取相应的抽采措施，具体如下：

1）A级区域。采区正头预抽钻孔+钻场护帮预抽钻孔措施。掘进期间，巷道内按照步距40m（同帮钻场间距80m）布置迈步钻场，迈步钻场内宽4m、外宽6m、深4m、与巷道等高的等腰梯形钻场。每个钻场施工6个钻孔（其中6#孔为超前探孔），钻孔深度：5#孔为111m、6#孔为121m，其余钻孔深度为110m；钻孔方位角：5#、6#孔与巷道中线成7°角，其余钻孔与巷道中线一致。新钻场掘成之前，前一个钻场内的钻孔必须完成施工。新钻场施工完成后巷道掘进10m，新钻场内开始施工钻孔，保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。同时，巷道正头施工15个抽采钻孔（其中9#、11#孔为超前探孔，孔深为120m，方位角与巷道中线一致），其余钻孔深度110m，钻孔方位角与巷道中线一致，在施工过程中先施工超前探孔后施工抽采孔。

根据正头钻孔预抽效果，预测正头钻孔预抽范围内煤层瓦斯含量降到小于8m?/t预抽时间，到达预抽时间后（满足最后一个抽采孔带抽后预抽时间不少于10天），抽采量衰减到10天内最大抽采量的30%以下，检验合格后方可掘进，允许掘进距离为有效钻孔长度为20m。在迎头抽采钻孔有效范围内，每8m测定一次钻屑量解吸指标K1值，每20m测定一次煤层瓦斯含量。若K1值≥0.4或瓦斯含量W≥8m?/t，在工作面正头按每平方米2个施工释放孔，释放孔的孔径为42mm、孔深13m；释放48小时后，如测得K1值<0.4、瓦斯含量W<8m?/t，则允许掘进8m（效果检验孔预留2m的超前距离）。若K1值仍≥0.4或瓦斯含量W≥8m?/t时，继续释放48小时，直到K1值、瓦斯含量符合要求。

2）B级区域。采取钻场护帮预抽钻孔+正头释放钻孔措施。掘进期间，巷道内按照步距40m（同帮钻场间距80m）进行布置迈步钻场。迈步钻场内宽4m、外宽6m、深4m与巷道等高的等腰梯形钻场；每个钻场施工4个钻孔（其中4#孔为超前探孔，3#钻孔深度111m、4#钻孔深为121m，3#、4#钻孔方位角与巷道中线成7°角，1#、2#钻孔深度为110m，钻孔方位角与巷道中线一致），钻孔采用Φ94mm的钻头施工，在施工过程中先施工超前探孔后施工抽采孔。新钻场掘成之前，前一个钻场内的钻孔必须完成，新钻场施工完成后巷道掘进10m，新钻场内开始施工钻孔，保证掘进工作面有不少于20m长的超前护帮钻孔。同时，工作面正头必须按每平方米1个施工释放孔，释放孔的孔径为42mm、孔深13m，允许掘进8m。

3）C级区域。当工作面处于C级区域时，每50m测一次瓦斯含量W、工作面瓦斯涌出量。

2.3 工作面瓦斯等级转换

1）瓦斯区域由低向高转换。在掘进作业过程中，C级区域或B级区域出现一次瓦斯参数、特征（瓦斯含量W及Q值）中任意一个超过本等级区域要求，该等级区域随之升级为下一个等级区域，并执行相应的瓦斯治理措施。当C级区域升级为B级区域时，在工作面迎头两侧布置双翼钻场，工作面一侧钻场钻孔深度为110m，另一侧钻场钻孔深度为70m，作为超前探的钻孔另外增加10m。当工作面掘进40m时，在工作面短孔侧施工钻场并按照相对高瓦斯区域要求打设抽采孔，随后按照40m施工迈步钻场。当B级区域升级为A级区域时，在距工作面最近钻场内施工6个钻孔，同时在工作面迎头另一侧布置钻场，并按照A级区域在工作面正头及钻场内打设抽采孔进行预抽。向前掘进时，继续按照40m施工迈步钻场。

2）瓦斯区域由高向低转换。A级区域降级为B级区域：在掘进作业过程中，A级区域在迎头有效抽采钻孔范围内每天4点班测得的K1值<0.4，掘进至50m时，如测得瓦斯含量<10m3/t，在后连续掘进50m范围内测得K1值均<0.4，且瓦斯含量2次（掘进20-30m时一次，掘进40-50m时一次）均<10m3/t，则A级区域降级为B级区域。B级区域降级为C级区域：在掘进作业过程中，B级区域采取措施允许掘进后，在迎头有效抽采钻孔范围内每天4点班测得的K1值<0.4，掘进至50m时，测得瓦斯含量<8m3/t，随后连续掘进50m范围内测得K1值均<0.4，且瓦斯含量、瓦斯涌出量2次（掘进20-30m时一次，掘进40-50m时一次）均满足W<8m3/t、Q<3m3/min时，则B级区域降级为C级区域。

3 工作面回采抽采及回采防突措施

3.1 工作面采前预抽

为了降低某工作面回采过程中的瓦斯涌出量，保证该工作面回采顺利进行，设计在该风巷、运巷施工采前预抽孔。钻孔覆盖范围为新切眼停采線至切眼南侧20m，钻孔在工作面内交叉10m，钻孔与巷道中线夹角为85°，钻孔间距为3m，钻孔开孔高度为1.8m，钻孔直径为94mm，设计深度120m。

3.2 上隅角埋管抽采

工作面上隅角进行埋管抽采，上隅角的管路引自风巷的Φ325瓦斯管，为一趟4寸PVC管，在管上打上筛孔将该PVC管埋入老塘。随着工作面的推进埋入老塘的PVC管也要跟着往外回，若出现PVC管压裂、压扁的情况则该段管中止外回，待全部埋入老塘后重新埋新管。

3.3 临近工作面掘进预抽

在该风巷西为下个工作面打设掘进预抽孔，保证下个工作面的顺利掘进，掘进预抽钻孔开孔位置与该工作面停采线保持一致，开孔高度为1.8m，钻孔倾角为0°（钻孔倾角根据煤层坡度进行适当调整），钻孔直径为120mm，方位角为90°，与巷道垂直，钻孔深度为70m。

4 结语

实践证明，某工作面瓦斯抽采基础条件达标，该工作面抽采钻孔有效范围界定及抽采钻孔均匀程度评价满足评判要求，评价单元内的最大可解吸瓦斯量为5.1523m3/t，小于安全回采允许标准5.5m3/t，对应工作面日产量为4001～6000t，残存瓦斯压力为0.1568MPa<0.74MPa，满足回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标，工作面瓦斯抽采措施安全有效。

参考文献

[1]范志胜.招贤矿井首采区瓦斯抽采设计[J].陕西煤炭，2013，32（06）：61-62+69.

[2]王增全.高瓦斯工作面立体瓦斯抽采技术[J].煤炭科学技术，2013，41（10）：86-89.

作者简介

何盼盼（1991-），男，湖南韶山人，毕业于湖南安全技术职业学院，大专，助理工程师，研究方向：煤矿开采技术。