曉南礦高位鉆場(chǎng)瓦斯抽采

楊明泉，趙 智，趙 良，冷雪強(qiáng)

（鐵法煤業(yè)集團(tuán) 曉南礦，遼寧 調(diào)兵山112700）

高位鉆場(chǎng)鉆孔瓦斯抽放技術(shù)是防止工作面瓦斯超限，保證礦井安全生產(chǎn)的有效方法之一。在工作面推進(jìn)的水平方向，根據(jù)巖層的移動(dòng)情況可分為離層區(qū)、煤壁支撐影響區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)〔1〕。煤壁支撐影響區(qū)的離層裂隙和豎向破斷裂隙為采空區(qū)瓦斯的流動(dòng)和聚集提供了便利的豎向通道，離層區(qū)則在水平方向提供了有利條件〔2－3〕。以此為理論基礎(chǔ)，以曉南礦N1－1405工作面上隅角瓦斯為研究對(duì)象，分析高位鉆場(chǎng)鉆孔瓦斯抽采的應(yīng)用效果，為曉南礦的安全生產(chǎn)提供科學(xué)支撐。

1 工程概況

N1－1405工作面采用“U”型通風(fēng)，風(fēng)量為1460m3／min，東部以F35－1號(hào)斷層為界與南翼采區(qū)SW1407工作面相鄰，西部以F2斷層為界與大興井田相鄰，瓦斯含量和瓦斯壓力都比較大。N1－1405工作面初采期間工作面需進(jìn)行調(diào)角工作，以運(yùn)輸順槽為圓心，回風(fēng)順槽向前推進(jìn)96m后，N1－1405工作面正?；夭伞Ｓ捎谙掠缃遣幌蚯巴七M(jìn)，造成采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量加大，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯集中在上隅角處涌出，所以初采期間瓦斯治理為該工作面重點(diǎn)和難點(diǎn)。且工作面運(yùn)輸順槽與回風(fēng)順槽分別與井田邊界F35－1和F2斷層相鄰，增加了回采期間瓦斯治理難度。

2 工程應(yīng)用實(shí)踐

2.1 工作面瓦斯防治經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)工作面實(shí)際情況，如在工作面上方施工1條專用瓦斯道，需施工工程量為700m，需投入資金420萬元；在回風(fēng)順槽施工3個(gè)高位鉆場(chǎng)，每個(gè)高位鉆場(chǎng)工程量為40 m，3個(gè)高位鉆場(chǎng)工程量共計(jì)120m，需投入資金72萬元。相比而言，高位鉆場(chǎng)與施工專用瓦斯道相比減少了580m的掘進(jìn)工程量，同時(shí)也節(jié)省了348萬元的資金投入，經(jīng)濟(jì)效益十分突出。因此，選擇高位鉆場(chǎng)瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行瓦斯的治理較為合理。

2.2 工作面回采期間瓦斯防治難點(diǎn)分析

（1）由于工作面兩側(cè)分別有2條大斷層，在開采前瓦斯涌出量在30m3／min以上，在回采期間經(jīng)計(jì)算絕對(duì)瓦斯涌出量已達(dá)到36m3／min。

（2）在初采期間，工作面以運(yùn)輸順槽為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)角，采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)大，容易將采空區(qū)內(nèi)的瓦斯排出，使上隅角瓦斯涌出量加大。

（3）正?；夭善陂g由于采煤接續(xù)，N1－1405工作面屬單面生產(chǎn)，回采速度較快，絕對(duì)瓦斯涌出量加大，需提高鉆孔施工速度，加大瓦斯抽采量。

2.3 工作面瓦斯治理方案

（1）高位鉆場(chǎng)內(nèi)施工縱向長(zhǎng)鉆孔與橫向短鉆孔聯(lián)合抽采。根據(jù)工作面實(shí)際情況，在回風(fēng)順槽施工3個(gè)高位鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工縱向長(zhǎng)鉆孔與橫向短鉆孔相結(jié)合的方式進(jìn)行瓦斯抽采工作，縱向長(zhǎng)鉆孔用于采空區(qū)內(nèi)瓦斯抽采，橫向短鉆孔用于工作面回采至高位鉆場(chǎng)時(shí)對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行抽采工作。

① 高位鉆場(chǎng)參數(shù)〔4〕。高位鉆場(chǎng)拉門后以24.5°上山進(jìn)行掘進(jìn)，斜巷全長(zhǎng)24m。采用錨網(wǎng)支護(hù)。高位鉆場(chǎng)頂部操作平臺(tái)深度為5m，寬度為5m，高度為2.6m，鉆場(chǎng)操作平臺(tái)面積為25m2。高位鉆場(chǎng)底板標(biāo)高距N1－1405回風(fēng)順槽底板標(biāo)高的高差為12m（見圖1）。

圖1 1＃高位鉆場(chǎng)布置

（2）高位鉆場(chǎng)鉆孔參數(shù)〔5〕。為使高位鉆場(chǎng)服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，采用在高位鉆場(chǎng)中施工縱向長(zhǎng)鉆孔 、橫向短鉆孔聯(lián)合施工的方式進(jìn)行布孔，隨回采工作面的推進(jìn)，1?！?＃鉆孔接續(xù)抽采，使高位鉆場(chǎng)的服務(wù)期限更加持久，1＃～5?？诪榭v向長(zhǎng)鉆孔，6＃～9?？诪闄M向短鉆孔，隨推進(jìn)的距離不同，高位鉆場(chǎng)內(nèi)的鉆孔起到了接續(xù)作用，保證了工作面的瓦斯抽采接續(xù)性（見表1）。

表1 高位鉆場(chǎng)鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)

（3）高位鉆場(chǎng)鉆孔抽采半徑及服務(wù)時(shí)間〔6〕。高位鉆場(chǎng)1?！?＃長(zhǎng)鉆孔施工完成后6月5日開始進(jìn)行抽采，7月17日停止抽采，共計(jì)服務(wù)時(shí)間為42天。同時(shí)，1高位鉆場(chǎng)5＃～9＃短鉆孔已開始逐步來量，開始進(jìn)行抽采工作，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)、短鉆孔接續(xù)抽采的目的（見圖2、圖3）。

圖2 1＃高位鉆場(chǎng)平面

圖3 1＃高位鉆場(chǎng)剖面

（2）尾巷抽采上隅角瓦斯。高位鉆場(chǎng)在進(jìn)入采空區(qū)后，由于冒落產(chǎn)生的裂隙使上隅角與高位鉆場(chǎng)內(nèi)有裂隙溝通，上隅角內(nèi)的瓦斯向高位鉆場(chǎng)內(nèi)移動(dòng)，所以在工作面回采至高位鉆場(chǎng)前對(duì)高位鉆場(chǎng)進(jìn)行封閉，將過膛管與抽采系統(tǒng)對(duì)接，高位鉆場(chǎng)進(jìn)入采空區(qū)后對(duì)高位鉆場(chǎng)過膛管進(jìn)行抽采，形成尾巷抽采。

（3）下行鉆孔。為解決工作面底板瓦斯問題，在工作面8＃鉆場(chǎng)施工下行鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采（見圖4）。

圖4 回風(fēng)順槽下行孔剖面

3 應(yīng)用效果

N1－1405工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為40.12m3／min，回風(fēng)順槽穿層鉆孔瓦斯抽采量為20.9m3／min，占總抽采量的67.35%，回風(fēng)順槽高位鉆場(chǎng)瓦斯抽采量為8.2 m3／min，占總抽采量的26.35%，明管瓦斯抽采量為2.02 m3／min，占總抽采量的6.5%。工作面回采期間最大瓦斯抽采量達(dá)到31.12m3／min，平均抽采量為26.74m3／min。通過采取高位鉆場(chǎng)瓦斯抽采技術(shù)，使工作面瓦斯抽采率達(dá)到75%～90%，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.2%～0.5%之間，上隅角瓦斯處理取消風(fēng)幛，工作面初次來壓期間回風(fēng)瓦斯無明顯變化。

〔1〕李曉泉 .采空區(qū)高位鉆場(chǎng)與高抽巷瓦斯抽放方法對(duì)比及實(shí)例分析〔J〕.煤礦安全，2011，42（5）.

〔2〕劉 洋，尤跟林 .高位鉆場(chǎng)鉆孔瓦斯抽放技術(shù)應(yīng)用與分析〔J〕.煤炭技術(shù)，2011，30（1）.

〔3〕張國(guó)華，侯鳳才 .預(yù)留瓦斯抽放鉆場(chǎng)中鉆場(chǎng)間距及布孔參數(shù)的確定〔J〕.煤炭學(xué)報(bào)，2008，33（9）.

〔4〕王政偉 .采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)在黃白茨礦的研究與應(yīng)用〔D〕.內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2011.

〔5〕李守紅 .高位鉆場(chǎng)瓦斯抽放技術(shù)的研究〔J〕.河北煤炭，2013，（2）.

〔6〕李 鋒 .鶴壁六礦頂分層開采工作面高位抽放技術(shù)優(yōu)化研究〔D〕.河北理工大學(xué)，2012.