近距離下鄰近煤層群開采采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)

張松

（貴州中嶺礦業(yè)有限責(zé)任公司，貴州 納雍 553302）

臨近煤層開采以及采空區(qū)內(nèi)遺煤都會(huì)向采面涌出瓦斯，在風(fēng)流梯度與通風(fēng)負(fù)壓的作用下，其會(huì)向著工作面的方向聚集，最終導(dǎo)致支架間與上隅角之間的瓦斯超限較為頻繁。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)取得顯著發(fā)展，但從近距離瓦斯煤層群開采條件來看，鄰近層卸壓瓦斯總量保持著不斷累積的趨勢(shì)，會(huì)不斷地向臨近回采工作面涌出瓦斯，因此，在煤層群開采條件下應(yīng)從多方面對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行治理。

一、下鄰近煤層群瓦斯治理

（一）規(guī)律分析

開挖煤層后，此時(shí)處于應(yīng)力中心的煤件的塑性將會(huì)被極大破壞。由于在此過程中圍巖被斷裂，整體性被破壞的情況下底板的應(yīng)力將會(huì)被重新分配。而在工作面推進(jìn)的環(huán)節(jié)中，受到嚴(yán)重破壞的圍巖將會(huì)逐漸下沉，并向采空區(qū)進(jìn)行移動(dòng)，從而形成過渡、被動(dòng)與主動(dòng)極限區(qū)。此時(shí)正處于主動(dòng)極限區(qū)的煤巖在向采空區(qū)移動(dòng)的過程中擠壓被動(dòng)區(qū)煤巖直至使其破碎，甚至導(dǎo)致出現(xiàn)底鼓現(xiàn)象。

在開采環(huán)境下，發(fā)生底鼓現(xiàn)象將會(huì)使底板出現(xiàn)大量裂隙繼而導(dǎo)致鄰近層出現(xiàn)膨脹卸壓現(xiàn)象，推動(dòng)了瓦斯沿采空區(qū)底部前進(jìn)。而自下而上的碎巖順序使得采空區(qū)內(nèi)氣體流動(dòng)阻力明顯增大，在這種情況下想要進(jìn)入到高位抽采的卸壓瓦斯無法達(dá)到進(jìn)入會(huì)向回采空間涌出，其中的大部分處于上隅角，并處于聚集態(tài)勢(shì)。

（二）內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔抽采瓦斯技術(shù)

在回風(fēng)巷道與煤體相靠較近的地方后頂板出現(xiàn)的穿層鉆孔稱為走向高位鉆孔，其在通過垮落滯后最終進(jìn)入到裂隙帶。而由于采動(dòng)行為的出現(xiàn)使得煤層與走向高位鉆孔之間通過覆巖裂隙相互溝通，在負(fù)壓抽采的環(huán)境下使得卸壓瓦斯被攔截了大部分，少部分的采空區(qū)瓦斯也被抽取。在工作面的不斷推進(jìn)過程中，由于高位鉆孔垮落的原因開采能力將被逐漸削減直至完全消失，致使有效抽采期被嚴(yán)重縮短。

在回風(fēng)巷靠近煤體側(cè)面的向工作面逐漸推進(jìn)后，按照采煤體與垮落帶順序依次穿越，最終形成內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔進(jìn)入到高抽巷內(nèi)。其與高位鉆孔最明顯的不同就是方位角的方向是相反的，而高抽巷與回風(fēng)巷道之間處于相互連通的狀態(tài)，形成的格局具有內(nèi)錯(cuò)特征。終孔端沿著開孔端方向的引流能夠在這一鉆孔的負(fù)壓動(dòng)力下實(shí)現(xiàn)新式的抽采模式（鉆孔與高抽巷疊加）。在這一模式下由于抽采特性使得其不需要鋪設(shè)額外的管路，相對(duì)其余抽采模式具有工藝簡(jiǎn)單的應(yīng)用特征，同時(shí)保證了其經(jīng)濟(jì)性與工藝應(yīng)用的高效性。

在確定內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔施工完畢后，在其開孔處應(yīng)安放PVC 材質(zhì)的抽采管，設(shè)置其長(zhǎng)度為8 米、直徑為90 毫米，利用聚氨酯封堵5 米左右，并在安放的抽采管的管口位置安裝設(shè)計(jì)規(guī)格中要求的閥門，將閥門與防靜電軟管相連。在閥門關(guān)閉的情況下，內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔能夠抽取瓦斯以最大限度降低煤層瓦斯的含量；而在工作面與鉆孔相鄰近的情況下，此時(shí)在上隅角放置防靜電軟管能夠起到防止超限的效果；而在煤體的鉆孔段則會(huì)在采煤機(jī)的作用下被切割，最終使得工作面的支架上方暴露了鉆孔巖石段，而在孔內(nèi)負(fù)壓的作用下其會(huì)保持抽取瓦斯的持續(xù)性；在頂板來壓的條件下采空區(qū)覆巖將會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸垮落，繼而達(dá)到最終預(yù)計(jì)的抽取效果，直至完全結(jié)束垮落其形態(tài)才會(huì)最終保持穩(wěn)定。鉆孔階段雖然遭到了重創(chuàng)，但由于其本身與高抽巷之間處于連通狀態(tài)，氣體流向高抽巷的能力將會(huì)被快速提升，起到了抑制瓦斯向工作面與上隅角方向移動(dòng)的作用效果。而由于內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔表現(xiàn)為抽采端，想要保證百分百的有效抽采效果需要充分利用垮落規(guī)律以實(shí)現(xiàn)高抽巷的瓦斯抽取，最終降低上隅角與支架間的超限風(fēng)險(xiǎn)。

二、內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔布置參數(shù)

應(yīng)用全液壓坑道鉆機(jī)是常用的內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔方式，鉆孔整體應(yīng)遵循平行規(guī)律，確定直徑、方位角、平均孔長(zhǎng)以及終孔點(diǎn)等的參數(shù)，使終孔點(diǎn)能夠處于高抽巷底板中線，使開孔與終孔間的間距應(yīng)保持固定的施工標(biāo)準(zhǔn)，并在鉆孔施工完成后布置抽放管，在利用聚氨酯封堵管道后，就能夠按照對(duì)應(yīng)順序按照閥門—防靜電軟管的順序?qū)ζ溥M(jìn)行安裝。

三、試驗(yàn)效果

在某處瓦斯采礦區(qū)域應(yīng)用頂高抽巷單一技術(shù)抽取采空區(qū)瓦斯后，在周期來壓過程中，發(fā)現(xiàn)其工作面內(nèi)瓦斯的涌出量相較于以往有明顯增加。為進(jìn)一步改善瓦斯治理亂象，采取內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔方式后應(yīng)按照固定距離對(duì)工作面進(jìn)行鉆孔，并在后續(xù)操作中打開閥門，并將防靜電軟管與閥門拆卸，從而按照頂板的垮落順序，使抽采端始終位于高抽巷內(nèi)。由于此時(shí)高抽巷與鉆孔相關(guān)參數(shù)已經(jīng)融為一體，為方便后續(xù)統(tǒng)計(jì)需要對(duì)二者疊加抽采效果進(jìn)行比較，以提升其鉆孔的應(yīng)用效果。

四、結(jié)語

綜上所述，內(nèi)錯(cuò)迎向穿層鉆孔是在近距離下開發(fā)出的一種抽采采空區(qū)瓦斯的新型技術(shù)，從實(shí)際抽采效果來看，其不僅實(shí)現(xiàn)了防治工作面瓦斯超限，也通過調(diào)整鉆孔基層參數(shù)自由對(duì)瓦斯的涌出量進(jìn)行控制，最大限度提升技術(shù)的應(yīng)用效率。