霍尔辛赫3601工作面采空区抽采钻孔阶段性应用分析

杨海飞

(山西煤炭进出口集团煤业公司 晋东南分公司，山西 长治 046000)

3601工作面长度约807 m，切眼长度191 m。工作面于2019年2月15日开始回采，工作面采用双U型通风方式，倾斜长壁后退式采煤方法，综合机械化放顶煤回采工艺。工作面日进6～8 m，2019年3月30日，工作面已经回采173 m左右，上隅角瓦斯治理措施为在辅助回风巷施工高位钻孔抽采采空区瓦斯的方法。通过顶板高位钻孔抽采采空区，将向上隅角区域涌出瓦斯截流，从而达到控制上隅角瓦斯超限的目的。为了提高采空区瓦斯抽采效果，应尽量将抽采钻孔布置在顶板岩层中，在辅助回风巷进行钻孔施工[1-4]。

1 采空区高位钻孔设计

采空区抽采钻孔设计：采用平行钻孔抽采采空区瓦斯，钻孔间距为3 m，钻孔开孔高度2 m，钻孔长度128 m，钻孔与辅回夹角为45°，钻孔仰角为16°(考虑钻孔下垂)，钻孔水平投影距回风巷45 m，终孔距煤层顶板30 m。钻孔直径113 mm，钻孔预计253个，总进尺32 384 m。采用“两堵一注”囊带式封孔技术，封孔长度12 m。

2 实际钻孔施工情况

根据施工队3601采空区钻孔提供的实际施工参数，施工钻孔倾角、方位角及深度与设计偏差不大，均按照设计层位施工。钻孔施工情况见图1。

图1 3601采空区钻孔施工(m)

3 抽采钻孔分组导流管数据观测

现观测范围分为7组，前3组于2019年3月初开始接抽并进行数据观测，靠近工作面迎头位置；中间有一段目前正在施工。然后，后4组钻孔于3月23日开始接抽，3月24日开始进行数据观测，后4组每3个钻孔连接1个孔板，一共12个钻孔[5]。数据观测分组示意见图2，采空区钻场导流管抽采参数观测数据(2 d进行一次数据观测)见表1。

表1 采空区钻场导流管抽采参数观测数据

图2 采空区抽采钻孔数据观测分组示意(m)

4 抽采数据与工作面推进度效果分析

3月15日，工作面推进80 m，此时第四组～第七组钻孔还未接抽，已经接抽的钻孔为第一组～第三组钻孔。但此时已经推过第一组～第二组的位置，采空区部分已经垮落，钻孔已经切断。根据实测参数，钻孔切断前第一组、第二组钻孔浓度大约在10%～20%，切断后目前第一组～第二组的浓度下降较快，浓度只有2%～8%，混合量在8～15 m3/min范围变化。第三组钻孔此时抽采量及浓度均较大，浓度在15%～30%之间，混合量均在10 m3/min左右变化，单组纯瓦斯量在1.5～3 m3/min。3月15日—3月25日，工作面早已经推过第一组至第三组钻孔。3月25日开始观测第四组至第七组钻孔(23日左右接抽)；此时工作面推进到141 m位置，此4组钻孔不同程度被切断。从观测的抽采数据分析，目前第四组至第七组钻孔，抽采浓度在25%～45%之间波动，平均在30%以上，观测单孔浓度平均在40%左右；抽采混合量为10～15 m3/min，平均14 m3/min；每组抽采纯量在2～5 m3/min变化，平均3 m3/min左右。折算平均单孔纯量在1 m3/min左右，此时抽采层位还不是太低，抽采的主要是卸压瓦斯[6]。

3月29日左右，工作面推进到168 m，此时第四组钻孔抽采浓度有较大变化，初步分析是工作面将抽采钻孔全部切断，导致钻孔抽采的是老采空区瓦斯，因此浓度较低；对比分析工作面推进位置也证明了这一点，此时工作面刚好将第四组钻孔完全切断。

从目前所观测及收集的资料初步分析，当工作面回采时，正常续接上的采空区钻孔，单孔抽采浓度在40%左右，单孔抽采纯量为1～1.5 m3/min。

工作面完全推过抽采钻孔以后，抽采钻孔被切断，此时抽采浓度和抽采纯量大幅度下降，每组抽采浓度为2%～8%范围内，单组抽采纯量在0.2～0.5 m3/min变化。

当工作面推过钻孔30 m后，抽采浓度下降至1%～2%，单组抽采纯量在0.15 m3/min左右。工作面推过钻孔60 m左右，单组抽采浓度有所上升，逐步稳定在2%～4%，纯流量稳定在0.2～0.4 m3/min[7]。

从观测数据效果分析，按现在参数施工的采空区高位钻孔，钻孔距工作面30～60 m位置时，抽采的瓦斯浓度、瓦斯纯量较高，抽采效果最好。工作面推进切断钻孔后效果不佳。工作面推过钻孔60 m后，抽采浓度比较稳定[8]。通过瓦斯钻孔抽采效果分析，总结钻孔与工作面推进速度的关系，指导瓦斯钻孔施工速度和超限距离，从而使抽采效果最大化，最大限度控制上隅角采空区瓦斯，保障工作面安全生产。