潘一礦2622（3）初采工作面瓦斯治理技術

張賓

摘 ?要：針對初采工作面瓦斯難治理的特點，綜合利用頂板走向鉆孔抽采瓦斯技術以及穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯技術和老塘埋管抽采瓦斯技術，有效控制上隅角瓦斯積聚，實現了對初采工作面有效治理。結果表明：工作面風排瓦斯量減少，上隅角瓦斯超限得到控制，安全生產威脅減少。瓦斯超限斷電頻繁導致的機械故障減少，工作面穩定高產。

關鍵詞：潘一礦;工作面，瓦斯治理

采煤工作進展期間，瓦斯是影響采煤工作安全順利進行的重要約束條件之一，尤其是初采工作面。此時，由于煤層處于原始狀態，大量的本煤層瓦斯和鄰近層瓦斯涌向工作面，會造成瓦斯超限，甚至導致瓦斯爆炸等重大安全事故。只有選擇可靠、有效的治理技術，將瓦斯最大限度抽采出來，才能保障煤礦開采工作安全順利的進行。因而必須履行和貫徹“先抽后采、監測監控、以風定產”的瓦斯治理方針[1]，將瓦斯抽采落到實處。與此同時，做好通風工作、礦塵預防工作、火災預防工作，才能將安全落到實處。大量的工程實踐證明，“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”[2]是礦井瓦斯治理的重要基石。然而，由于煤層賦存條件不同，不同的煤層瓦斯具有不同的特性，因而各個礦井所采用的瓦斯治理措施不盡相同，必須針對不同的礦井利用不同的瓦斯治理技術進行試驗才能確定最有效的瓦斯治理措施。

潘一礦2622（3）初采工作面位于西二采區6煤，瓦斯存儲量較大，壓力也較大，煤層的硬度相對較小，因而在礦井瓦斯綜合治理過程中，必須綜合利用多種瓦斯抽采技術，以便達到瓦斯治理的目的。

1 試驗工作面情況

潘一礦2622（3）工作面在生產過程中所采用的煤層開采方法為后退式走向長壁開采法，全部跨落頂板，U型通風。在工作面開采的早期，由于關鍵層還沒有垮落，所以采用單一的瓦斯抽采方法難以達到有效的瓦斯治理目的，又因為采空區覆蓋空間較大，因此，老塘埋管同樣不能達到預期目的，回風流內的瓦斯濃度值經常達到極限值，嚴重威脅著采煤工作的安全。

2 頂板走向鉆孔抽采瓦斯技術

鉆場層位：鉆場開眼位置處于工作面回風順槽的上側，首先在25°方位角度方向上施工4m，然后變換鉆機方向為水平，使得抽采鉆場能夠全部包含于煤層頂板。

鉆場間距：鉆場之間應該保持的距離，主要由兩方面決定。一是鉆機性能，二是地質條件。在設計鉆場中各鉆孔的時候，為了能夠獲得最佳的抽采效果，要求鉆孔不能打到破碎帶里面去。通常情況下，斷層以及破碎帶為界線;若地質狀況無特殊情況，則設備選取條件必須滿足高于300型性能，鉆場之間的距離通常情況下設定為100m到150m之間。

施工參數：鉆孔的多少由兩個方面的因素決定。一是設計抽采率，二是瓦斯涌出量。抽采鉆孔直徑選為93mm，以瓦斯涌出量21m3/min為一個分界值，當低于此值時，各個鉆場中的鉆孔數目可設為6個，當高于此值時，則要求鉆孔的數目大于8個。

鉆孔傾角：通常情況下，選取6°到8°范圍之間的傾角向上施工，大體上保證施工10m之后的鉆孔處于有效抽采區域，并且終孔與頂板二者間的距離應該處于14m到20m之間，鉆孔的使用效率至少為90%。

鉆孔長度：鉆孔的長度由相鄰鉆場間距來確定，并且要求保證兩鉆場鉆孔的壓茬長度超過25m。

傾向控制：鉆孔在傾向方向上的覆蓋范圍，主要決定于采空區漏風特性。鉆孔的位置要處于上隅角瓦斯濃度較高的部位，終孔的位置應處于上風巷以下3m到23m之間，且表現為扇形。進而實現防止上隅角瓦斯超限，有效的防止了采空區瓦斯的外流。

封孔工藝：封孔工作通過使用聚氨酯來完成，先把10m鉆孔直徑擴大到108mm，接著將5m的編織帶卷繞到套管上，要求套管的長度為8m、直徑為91mm，把20卷聚氨酯材料混合攪拌均勻，最后將其倒在編織帶上，隨著套管全部放入于鉆孔內，隨后發泡凝固，便到達了封孔的目的。

3 穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯技術

預抽鉆孔：在頂板或者底板的巖巷內，沿著走向方向設置穿層鉆孔，每兩個鉆孔之間間隔約為5～10m，這組鉆孔對掘煤層巷道及其輪廓線以外20m的范圍都可以起到一定的控制作用，鉆孔透過煤層，二者相距5～10m，對于一般區域，預抽時間均在半年以上即可，但對于有嚴重突出危險性的區域，瓦斯預抽的時間要達到一年以上。

卸壓抽采鉆孔：為了確保鄰近煤層能夠順利開采，需要利用穿層鉆孔來攔截抽采鄰近中釋放的大量卸壓瓦斯，攔截抽采鉆孔的位置要滿足以下三點要求：（1）鉆孔需要穿過鄰近煤層0.5m;（2）相鄰兩鉆孔間的距離設置為20～40m;（3）走向的間隔設為30～40m。

4 老塘埋管抽采瓦斯技術

上隅角充填氣室抽采。具體實施過程為：首先，選取雙抗編織帶在選定工作面上隅角壘起兩道擋墻，在兩道擋墻之間要留下1m空間作為氣室。完成以上兩步工作之后，需要把3路抽采管埋到預先流出的氣室內，可用來完成對瓦斯的抽采。實施過程中會發現，管路并不是固定不變的，而是伴著工作面的不斷推進而逐漸向外移動。本次試驗中選取3路8 ?型抽采管和2BE1-253型移動泵完成抽采。

在進行老塘埋管抽采時，首先在采空區中預先埋下一段8 ?管并開始抽采，至回采到距老塘40m處停止抽采;除此之外，需要另外再壓一路同樣規模的8 ?管，要求壓茬距為10m。為了達到更佳抽采效果，需要將管路的進氣端設置成“S”型花管。抽采前需要把上隅角填充嚴密，這樣才能在2 ?管抽采瓦斯時起到一定的輔助作用，所需插管的數量及布置的具體位置應該根據實際情況來確定。與井下抽采不同，地面抽采過程選用的設備是型號為2BE1-705的抽采泵。

5 瓦斯治理效果

在對2622（3）工作面進行回采之前，還需要在工作面上風巷頂部煤層內布置一端長為50m的尾抽巷，該巷與所在的上風巷之間有5到8m的距離錯位。尾抽巷的橫斷面積在4-5m2之間，選擇木棚用以支護，外端另砌兩道墻進行封閉，從而使8 ?管穿過封閉墻體被引出，連接地面抽采系統。

在工作面回采的初期，運用鉆透高抽巷的方法，使得瓦斯抽采流量維持在每分鐘6m3到9m3之間，抽采效率達到40%，回風流瓦斯濃度小于0.5;超前高抽巷40m，瓦斯抽采量保持在每分鐘12m3到16m3之間，抽采效率高于50%，一定程度上成功的處理了初采、正常回采過程中所面臨的瓦斯問題。

回采初期40m，抽采流量在每分鐘3m3到4m3之間上下波動，每分鐘的最大值高于5m3，抽采效率接近40%。

6 結束語

實施過程中，將抽采鉆孔設計在切頂線后15-20m處可以保證高濃度瓦斯順利從煤體中抽出，從而使得采空區內部以及上隅角位置的瓦斯流場分布發生變化。通過現場工程試驗發現，實施該技術后，上隅角瓦斯濃度可以控制在1.5%以下。

實施上述方法后，風排瓦斯量大大降低，上隅角瓦斯濃度也處于安全范圍之內，生產安全得到保障，從而保證了礦井的安全生產。

參考文獻

[1]梅占勝，于小川.源頭治理綜合利用促進安全發展[J].當代礦工，2008（8）.

[2]程遠平，俞啟香.煤層群煤與瓦斯安全高效共采體系及應用[J].中國礦業大學學報，2003（5）.