綜合瓦斯抽采技術在高瓦斯防突礦井的推廣應用

摘要：針對鶴煤八礦隨著開采深度的不斷延伸，煤層中瓦斯含量逐漸增加的情況采取了瓦斯抽放綜合技術，有效的降低了工作面瓦斯含量，提高了工作面煤炭產量，增加了效益，并為安全生產創造了條件。

關鍵詞：瓦斯抽采安全技術

1 礦井概括

八礦位于鶴壁礦區南部，井田南北走向5.25km，東西傾向1.7-1.9km，面積約7.9km2。井田為一隱伏井田，屬單斜構造。二1煤為礦井唯一可采煤層，為二迭系山西組，平均厚度6.75m，平均傾角24°。井田內地質構造復雜，斷裂構造發育，尤其小斷層較多，煤層穩定性中等，局部存在明顯的變薄現象，并呈條帶狀分布；2002年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，隨著開采深度的不斷延伸，煤層中瓦斯含量逐漸增多，給工作面回采帶來了嚴重影響，為解決這種現象，礦井綜合抽放技術的應用解決了這一難題。

2 3103南工作面概況

3103工作面地面位于西扒廠北，地面標高163-168m。

地面起伏不大，全為可耕地；工作面上部為3101工作面采空區，下部為尚未開采的3105工作面，南至F53斷層煤柱，北鄰未開采的3103北工作面。工作面內地質構造復雜，在工作面中間有一煤層變薄帶，變薄帶煤層厚0.3-2米，變薄帶寬25米，在工作面北部有13F6斷層，對回采有影響，褶曲不發育。煤層傾角平均25°，平均煤厚6.5m，煤層直接頂為砂質泥巖，老頂為砂巖。煤層：直接底為砂質泥巖，老底為砂巖。地質儲量：52.1萬噸。3103上、下順槽采用U29型棚支護。懸移支架炮采工作面。

3 3103工作面瓦斯參數情況

3103南工作面瓦斯含量按照焦煤科研所對3103中巷測得的瓦斯含量，原始瓦斯含量11.15m3／t，瓦斯壓力0.9Mpa。抽放影響半徑為3m。由于八礦屬于是單一煤層，不具備開采保護層條件。八礦采取了區域防突措施和局部防突措施，即在底板抽放巷內施工穿層鉆孔、頂板穿層鉆孔、本煤層施工順層抽放鉆孔、上順槽施工高位裂隙鉆孔措施后，降低工作面瓦斯含量，為工作面回采提供了條件。

4 3103工作面抽采方案的確定

4.1 上、下順槽及切眼預抽方案 上、下順槽及切眼預抽煤層瓦斯采用的方式選用穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯，上順槽已通過3101中巷穿層孔控制，切眼通過施工本煤層，目前正處于預抽期，3103下順槽需施工預抽鉆孔進行消突，采用在3103底抽巷施工穿層鉆孔。

4.2 回采工作面預抽方案 工作面預抽煤層瓦斯選用了順層鉆孔預抽回采區域。通過在3103上、下順槽施工大量順層鉆孔和在3103底抽巷施工頂板穿層鉆孔預抽工作面中部薄弱地區的聯合預抽方案。

4.3 回采期間工作面局部瓦斯抽采方案 采用頂板裂隙帶、采空區埋管抽采來解決工作面回采期間的局部瓦斯問題。頂板裂隙帶抽放通過在工作面中上部施工頂板抽放巷，在回采前封閉巷道進行巷抽；采空區埋管通過在工作面上順槽抽采管路安設“干”字型埋管，并預埋在采空區內進行抽放。

5 抽采鉆孔的布置方式

5.1 預抽3103下順槽鉆孔參數 布孔原則：①鉆孔在預抽區域內均勻布置，并穿過煤層全厚進入頂板0.5m；②鉆孔終孔間距以實測有效抽放半徑為基礎進行設計；③孔徑94mm，以提高抽采瓦斯濃度。

在底板抽放巷抽放鉆場內打鉆，對下順槽周圍煤層瓦斯進行條帶區域預抽。每個鉆場布置6排8列54個孔，鉆孔直徑94mm，沿煤層傾斜方向呈扇形布孔，鉆孔控制到下順槽輪廓線外上幫20m、下幫15m范圍。

5.2 預抽3103切眼鉆孔參數 切眼采用穿層鉆孔預抽區域防突措施，通過在3103中巷及3103上順槽本煤層，預抽3103切眼兩幫各15m范圍煤體瓦斯。

5.3 3103上、下順槽本煤層鉆孔參數 在3103上、下順槽內均勻布置順層平行鉆孔和偽傾斜鉆孔進行區域預抽，設計為雙排三花眼布置鉆孔。上順槽上排鉆孔開孔距巷道底板1.0m，設計方位105°，傾角25°-28°，鉆孔深度51米；下排鉆孔開孔距巷道底板鉆孔0.5m，設計方位121°，傾角26°-29°，鉆孔深度56米；孔間距0.7米。下順槽上排孔鉆孔開孔距巷道底板2.3m，設計方位264°，傾角27-31°，鉆孔深度90米，下排孔鉆孔開孔距巷道底板1.5m，設計方位260°，傾角28°-32°，鉆孔深度88米；孔間距0.7米。上下順槽鉆孔在空間上形成立體交叉，交叉距離不少于10米。為有效解決工作面中下部瓦斯較難抽放的問題，在底板抽放巷內，每隔5m布置一個頂板扇形抽放鉆場，每個鉆場布置10個孔，鉆孔沿煤層傾斜方向呈扇形布置，鉆孔直徑94mm，對整個工作面瓦斯進行區域預抽。

5.4 3103工作面回采過程中高位裂隙鉆場鉆孔參數 3103上順槽在掘進過程中，間隔90米掘進一個高位裂隙鉆場，鉆場與上順槽平行距離為15.5m，距煤層頂板5-10米，工作面回采過程中，在鉆場內布置12個鉆場，上排孔距巷道底板1.0米，下排孔距巷道底板0.5m，鉆孔深度平均80米，控制工作面上順槽向下20米范圍，解決工作面在回采過程中，采空區跨落中存在的裂隙中釋放瓦斯。

6 鉆孔封孔聯孔工藝

進入封孔地點，首先要敲邦問頂，檢查封孔周圍的安全狀況及支護狀況，封孔下管前用風管將封孔段內的煤（巖）屑采用壓風全程清掃干凈。封孔長度為15m以上，封孔管用φ50聚氯乙烯管，返漿管選用4分鋼管，注漿管選用4分軟管。在封孔管前端2m處用定向封孔材料（2組藥）固定在聚氯乙烯管上。將連接固定好聚氯乙烯管及4分注、返漿管同時快速地送至孔中預定深度。注漿管長度為2m，返漿管長為10m。然后采用安爾封堵鉆孔孔口段，孔口段封孔深度1.5-2m，孔口段凝固時間不低于10min。壓注封孔材料：采用風動注漿泵注漿，將封孔劑與水按一定比例混合后注入孔中，當返漿管有漿液流出時，鉆孔內漿液已滿，此時關閉返漿管路球閥，安裝壓力表后打開閥門繼續注漿。保持注漿3分鐘左右、壓力表顯示讀數達到0.6MPa-1MPa后關閉返漿管閥門，此時鉆孔內裂隙已經得到充分封堵。

7 結束語

3103工作面經過綜合抽放技術后，工作面由原來的原始瓦斯含量11.15m3／t，經過不少于1年以上預抽期后，經測得最大殘存瓦斯含量6.96m3／t，取得了明顯的效果，有效的解決了工作面回采過程中瓦斯超限的現象，提高了工作面產量，增加了效益，保證了安全。

參考文獻：

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[3]曹靜，姚寧平，姚亞峰，董洪波.煤礦坑道瓦斯抽采鉆機變幅機構的設計及力學分析[J].煤礦機械，2013(05).

作者簡介：

秦明發（1980-），男，河南鶴壁人，助理工程師，2008年畢業于河南理工大學，現從事技術管理工作。