曉南礦高位鉆場瓦斯抽采

楊明泉，趙 智，趙 良，冷雪強

（鐵法煤業集團 曉南礦，遼寧 調兵山112700）

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

1 工程概況

N1－1405工作面采用“U”型通風，風量為1460m3／min，東部以F35－1號斷層為界與南翼采區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行調角工作，以運輸順槽為圓心，回風順槽向前推進96m后，N1－1405工作面正常回采。由于下隅角不向前推進，造成采空區內的漏風量加大，采空區內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和難點。且工作面運輸順槽與回風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 工程應用實踐

2.1 工作面瓦斯防治經濟效益分析

根據工作面實際情況，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；在回風順槽施工3個高位鉆場，每個高位鉆場工程量為40 m，3個高位鉆場工程量共計120m，需投入資金72萬元。相比而言，高位鉆場與施工專用瓦斯道相比減少了580m的掘進工程量，同時也節省了348萬元的資金投入，經濟效益十分突出。因此，選擇高位鉆場瓦斯抽采技術進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分析

（1）由于工作面兩側分別有2條大斷層，在開采前瓦斯涌出量在30m3／min以上，在回采期間經計算絕對瓦斯涌出量已達到36m3／min。

（2）在初采期間，工作面以運輸順槽為中心進行轉角，采空區內漏風大，容易將采空區內的瓦斯排出，使上隅角瓦斯涌出量加大。

（3）正常回采期間由于采煤接續，N1－1405工作面屬單面生產，回采速度較快，絕對瓦斯涌出量加大，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）高位鉆場內施工縱向長鉆孔與橫向短鉆孔聯合抽采。根據工作面實際情況，在回風順槽施工3個高位鉆場，在鉆場內施工縱向長鉆孔與橫向短鉆孔相結合的方式進行瓦斯抽采工作，縱向長鉆孔用于采空區內瓦斯抽采，橫向短鉆孔用于工作面回采至高位鉆場時對上隅角瓦斯進行抽采工作。

① 高位鉆場參數〔4〕。高位鉆場拉門后以24.5°上山進行掘進，斜巷全長24m。采用錨網支護。高位鉆場頂部操作平臺深度為5m，寬度為5m，高度為2.6m，鉆場操作平臺面積為25m2。高位鉆場底板標高距N1－1405回風順槽底板標高的高差為12m（見圖1）。

圖1 1＃高位鉆場布置

（2）高位鉆場鉆孔參數〔5〕。為使高位鉆場服務時間長，采用在高位鉆場中施工縱向長鉆孔 、橫向短鉆孔聯合施工的方式進行布孔，隨回采工作面的推進，1＃～9＃鉆孔接續抽采，使高位鉆場的服務期限更加持久，1＃～5＃孔為縱向長鉆孔，6＃～9＃孔為橫向短鉆孔，隨推進的距離不同，高位鉆場內的鉆孔起到了接續作用，保證了工作面的瓦斯抽采接續性（見表1）。

表1 高位鉆場鉆孔設計參數

（3）高位鉆場鉆孔抽采半徑及服務時間〔6〕。高位鉆場1＃～4＃長鉆孔施工完成后6月5日開始進行抽采，7月17日停止抽采，共計服務時間為42天。同時，1高位鉆場5＃～9＃短鉆孔已開始逐步來量，開始進行抽采工作，實現了長、短鉆孔接續抽采的目的（見圖2、圖3）。

圖2 1＃高位鉆場平面

圖3 1＃高位鉆場剖面

（2）尾巷抽采上隅角瓦斯。高位鉆場在進入采空區后，由于冒落產生的裂隙使上隅角與高位鉆場內有裂隙溝通，上隅角內的瓦斯向高位鉆場內移動，所以在工作面回采至高位鉆場前對高位鉆場進行封閉，將過膛管與抽采系統對接，高位鉆場進入采空區后對高位鉆場過膛管進行抽采，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＃鉆場施工下行鉆孔進行瓦斯抽采（見圖4）。

圖4 回風順槽下行孔剖面

3 應用效果

N1－1405工作面最大絕對瓦斯涌出量為40.12m3／min，回風順槽穿層鉆孔瓦斯抽采量為20.9m3／min，占總抽采量的67.35%，回風順槽高位鉆場瓦斯抽采量為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到31.12m3／min，平均抽采量為26.74m3／min。通過采取高位鉆場瓦斯抽采技術，使工作面瓦斯抽采率達到75%～90%，回風流中瓦斯濃度控制在0.2%～0.5%之間，上隅角瓦斯處理取消風幛，工作面初次來壓期間回風瓦斯無明顯變化。

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

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

〔3〕張國華，侯鳳才 .預留瓦斯抽放鉆場中鉆場間距及布孔參數的確定〔J〕.煤炭學報，2008，33（9）.

〔4〕王政偉 .采空區瓦斯抽放技術在黃白茨礦的研究與應用〔D〕.內蒙古科技大學，2011.

〔5〕李守紅 .高位鉆場瓦斯抽放技術的研究〔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優化研究〔D〕.河北理工大學，2012.