贺西矿3412 工作面“以孔代巷”瓦斯抽采技术应用

田向东

（汾西矿业集团通风管理部，山西 介休 032000）

0 引言

瓦斯超限是威胁矿井安全生产的重要因素，随着矿井采掘机械化程度的提高、技术的进步、生产水平的延伸和采掘强度的加大，矿井瓦斯涌出量增大，瓦斯超限现象频繁发生，尤其是采煤工作面上隅角瓦斯超限问题尤为突出，给矿井安全生产带来严重威胁。因此，分析采煤工作面上隅角的瓦斯来源、超限原因，找出解决问题的具体方法和措施，积极探索新的瓦斯治理技术，对矿井安全生产有十分重要的意义[1-4]。针对贺西矿3412 工作面的瓦斯超限治理难题展开研究，创新性的应用“以孔代巷”瓦斯抽采技术，较好的解决了工作面瓦斯超限问题。

1 工程概况

贺西煤矿位于山西省河东煤田中段，离柳矿区西南部，距柳林县城东南15 km，井田面积18.908 km2。矿井批准开采3#、4#煤层，属于带压开采矿井，水文类型为中等。全矿井绝对瓦斯涌出量为73.34 m3/min，相对瓦斯涌出量14.09 m3/t，矿井鉴定为煤与瓦斯突出矿井。开采煤层自燃倾向性等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。工作面采用综合机械化采煤工艺，采煤方法采用走向长壁后退式，顶板管理采用全部垮落法处理采空区顶板。3412 工作面开采山西组4#煤层，结构简单，玻璃光泽，属半亮—光亮型煤，煤厚一般为1.58 m，与4#上煤层合并时煤厚3.5 m。煤层含有夹矸1 层，厚度0.1～0.5 m。本工作面西侧为4#煤大巷；东侧为4#煤层不可采区域（煤厚度不可采），距井田边界740 m；南侧为3414 实体煤，北侧为3410 采空区；上部为3312 采空区。

工作面在回采过程中，频繁出现上隅角瓦斯超限问题，常用的防治方法包括在上隅角临时挂挡风帘、增大回采工作面风量、上隅角埋管抽采瓦斯等。但因3412 工作面瓦斯涌出量较大，使用临时处置手段并不能彻底解决上隅角瓦斯超限问题，还需要针对具体的地质生产条件进行专项瓦斯治理。

2 3412 工作面瓦斯涌出规律分析

综采工作面瓦斯来源复杂，造成上隅角瓦斯超限的原因也是多方面的，分析工作面的瓦斯涌出规律，上隅角积聚大量瓦斯的来源主要包括以下三个方面[5-7]：

1）本煤层瓦斯涌出。本煤层煤体存在着大量的裂隙，处于开放状态，其内蕴含的瓦斯会沿裂隙向上隅角的空间涌出。又包括煤壁瓦斯涌出及落煤瓦斯涌出两部分，煤壁瓦斯涌出主要受煤壁暴露时间、煤层透气性以及瓦斯赋存浓度等因素影响，而落煤时的瓦斯涌出量总是大于从事其他工序时的瓦斯涌出量。

2）邻近煤层瓦斯涌出。受本工作面采动影响，邻近煤层裂隙会发生拓展，并产生新的裂隙，邻近煤层内蕴含的瓦斯会通过这些裂隙涌入本工作面，而且这种类型的瓦斯涌入会持续不断的发生，在遇到断层等地质构造时通道得到扩展，更容易造成本工作面瓦斯超限。

3）采空区瓦斯涌出。采空区瓦斯涌出是造成工作面瓦斯超限的主要原因，采空区瓦斯涌出细分来源，又可分为本工作面采空区瓦斯涌出、本煤层邻近工作面采空区瓦斯涌出、邻近的上下煤层采空区内瓦斯涌出，采空区内遗留煤柱及大量采落煤炭，会持续释放出瓦斯，邻近采空区内瓦斯一旦有裂隙与本工作面导通，积聚的大量瓦斯会迅速涌入，造成工作面瓦斯超限。

3 “以孔代巷”瓦斯抽采方案设计及应用

3.1 瓦斯抽采方案设计思路

高瓦斯矿井及突出矿井综采工作面回采期间，随煤层的采落及岩层的垮落，工作面瓦斯从煤层、岩层裂隙向采空区流动，采空区瓦斯随着工作面通风向采煤工作面涌出，影响工作面上隅角瓦斯浓度，可通过高位裂隙带钻孔将瓦斯抽出，从而解决工作面上隅角及回采巷道瓦斯超限问题。而且高位裂隙带钻孔施工快，成本费用低，使用定向钻机施工大孔径高位走向裂隙带长距离钻孔，对裂隙带瓦斯进行抽采，确保工作面安全回采，实现“以孔代巷”瓦斯抽采。

3.2 “以孔代巷”瓦斯抽采方案设计

结合邻近的3410 工作面低位高抽巷抽采方案设计及效果分析，设计3412 工作面“以孔代巷”瓦斯抽采方案，在3412 材料巷右帮设计6 个钻场，钻场硐室尺寸为8 m×5 m×2.7 m，设计从距离3412 材料巷C1 点后13 m 处，即距皮带巷平距45m 处开始施工第一个钻场，以后每隔200 m 施工一个钻场，共施工6个钻场。每个钻场内布置7 个钻孔，孔径153 mm，钻孔开孔高度1.5 m，钻孔间距1 m，钻孔孔深设计为320 m。

3.3 瓦斯抽采应用及效果评价

使用ZYWL-13000DS 定向钻机施工大孔径高位走向裂隙带长距离钻孔，钻孔开孔后以仰角钻进至终孔高度后，继续保持层位钻进至设计深度。在钻孔施工过程中，不断优化设计钻孔轨迹参数，确保钻孔层位位于裂隙带内，单孔浓度为7%～12%，日抽瓦斯量达到4 300 m3左右，瓦斯抽放效率能达到50%，且施工钻孔及抽采费用仅为高位瓦斯抽采巷的1/6，施工速度快，成本费用低，达到防治上隅角瓦斯超限目标。

4 结语

高瓦斯矿井实施瓦斯抽采是较为有效的瓦斯治理措施，对贺西煤矿3412 工作面瓦斯涌出规律进行分析，造成上隅角瓦斯超限的原因主要包括本煤层瓦斯涌出、邻近煤层瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出三个方面。根据瓦斯涌出规律及来源分析，针对性的设计了“以孔代巷”瓦斯抽采方案，并对钻场布置、钻孔参数、抽放参数等进行设计，日抽瓦斯量达到4 300 m3左右，回采期间瓦斯抽采率能达到50%以上，矿井瓦斯抽采系统运行稳定可靠，瓦斯抽采工作有效推进，上隅角瓦斯超限得到有效治理，“以孔代巷”瓦斯抽采方案适用于贺西煤矿防治瓦斯的技术体系，实现了安全生产。