綜采面下鄰近煤層瓦斯抽放技術(shù)應(yīng)用探討

張曉兵

（西山煤電集團(tuán)官地礦，山西 太原 030022）

隨著機(jī)械化程度的不斷提高，煤層群聯(lián)合開(kāi)采已成為趨勢(shì)。鄰近層、采空區(qū)等地點(diǎn)瓦斯涌出，嚴(yán)重影響了綜采工作面回采期間的安全生產(chǎn)。針對(duì)這一情形，必須分析瓦斯涌出源頭、涌出規(guī)律，采取相對(duì)應(yīng)的有效措施，減少鄰近層瓦斯涌出，確保煤礦安全生產(chǎn)。

1 工程概況

山西焦煤集團(tuán)官地煤礦屬于多煤層聯(lián)合開(kāi)采，現(xiàn)開(kāi)采煤層有2#、3#、6#、8#、9#五個(gè)煤層，其中南五采區(qū)16506工作面屬于6#煤層，該工作面地面位于風(fēng)峪溝及其兩側(cè)山梁上，蓋土厚度260～448 m，平均厚度354 m，井下位于南五采區(qū)，西南側(cè)為未采區(qū)，東北側(cè)為16502 工作面采空區(qū)，上部為13508、23504、13510工作面采空區(qū)，3#～6#煤層層間距約為42.11 m；6#煤層與7#煤層層間距為5.03 m。工作面采用副巷進(jìn)風(fēng)，正巷回風(fēng)的“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，工作面設(shè)計(jì)走向1 820 m，切眼長(zhǎng)度為215 m。工作面位置關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 16506工作面位置關(guān)系

工作面回采初期，配風(fēng)量1 500 m3/min。采煤機(jī)割煤作業(yè)期間回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.5%～0.6%左右，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛?.5%左右。隨著工作面的回采，工作面20#～80#支架間底板出現(xiàn)瓦斯涌出異常現(xiàn)象，底板瓦斯?jié)舛?%左右，割煤作業(yè)時(shí)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.7%左右； 針對(duì)這一情況，對(duì)采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，將該工作面風(fēng)量上調(diào)至1 750 m3/min；系統(tǒng)調(diào)整后回風(fēng)流、回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛葲](méi)有明顯變化，造成回采期間瓦斯管理難度大，給工作面生產(chǎn)帶來(lái)了極大的安全隱患。

2 下鄰近層長(zhǎng)走向鉆孔抽采工藝技術(shù)

針對(duì)上述問(wèn)題，經(jīng)研究分析[1-4]，工作面底板瓦斯來(lái)源于下鄰近層，即7#煤層。根據(jù)工作面底板瓦斯涌出情況及停采線位置，確定施工澳鉆長(zhǎng)走向鉆孔，治理工作面底板下鄰近層瓦斯涌出[2-3]。此工藝采用澳大利亞引進(jìn)的1000/05型鉆機(jī)，從工作面副巷1 330 m處開(kāi)孔向7#煤層切眼方向施工定向鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采。鉆孔施工見(jiàn)圖2。

圖2 鉆孔施工

圖2中，16506工作面長(zhǎng)走向鉆孔共計(jì)施工10個(gè)。1號(hào)鉆孔開(kāi)口施工131 m后從6#煤底板穿出遇見(jiàn)巖石；施工242 m后下穿至7#煤頂板，終孔垂線位置在16506工作面80號(hào)支架下部。1號(hào)鉆孔共計(jì)施工326 m。2號(hào)鉆孔施工139 m遇巖石，施工251 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工338 m。3號(hào)鉆孔施工137 m遇巖石，施工255 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工340 m。4號(hào)鉆孔施工140 m遇巖石，施工242 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工342 m。5號(hào)鉆孔施工146 m遇巖石，施工253 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工359 m。6號(hào)鉆孔施工135 m遇巖石，施工258 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工346 m。7號(hào)鉆孔施工133 m遇巖石，施工262 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工362 m。8號(hào)鉆孔施工126 m遇巖石，施工248 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工328 m。9號(hào)鉆孔施工142 m遇巖石，施工268 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工367 m。10號(hào)鉆孔施工133 m遇巖石，施工246 m遇7#煤頂板，共計(jì)施工346 m。

2.1 鉆場(chǎng)參數(shù)

鉆場(chǎng)位于16506副巷1 330 m處，距工作面現(xiàn)回采距離350 m。鉆場(chǎng)長(zhǎng)6 m、寬5 m、跟頂跟底的矩形硐室。

2.2 鉆孔參數(shù)

鉆孔采用在6#煤中開(kāi)孔，然后及時(shí)下調(diào)傾角，鉆進(jìn)至7#煤中，并按7#煤走向施工。

（1）鉆孔水平間距

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作面底板瓦斯涌出情況，確定1號(hào)鉆孔終孔水平投影距離距正巷30 m；2號(hào)鉆孔距正巷40 m；3號(hào)鉆孔正巷50 m；4號(hào)鉆孔距正巷60 m；5號(hào)鉆孔距正巷70 m；6號(hào)鉆孔距正巷80 m；7號(hào)鉆孔距正巷90 m；8號(hào)鉆孔距正巷100 m；9號(hào)鉆孔距正巷110 m；10號(hào)鉆孔距正巷120 m。

（2）鉆孔傾角

為盡快使鉆孔鉆進(jìn)至7#煤層之中，結(jié)合鉆機(jī)自身性能要求，確定鉆孔開(kāi)孔傾角為0°～10°。鉆孔鉆進(jìn)至7#煤后鉆孔傾角參照煤層傾角施工。

（3）開(kāi)孔方位角

根據(jù)開(kāi)孔方位角與目標(biāo)方位角差值與左右偏移的關(guān)系及鉆桿自身彎曲率的機(jī)械限制，確定1號(hào)孔開(kāi)孔方位角為18度；2號(hào)孔13°；3號(hào)孔8°；4號(hào)孔3°；5號(hào)孔358°；6號(hào)孔353°；7號(hào)孔348°；8號(hào)孔346°；9號(hào)孔344°；10號(hào)孔342°。鉆孔目標(biāo)方位角均為318°。

（4）鉆孔深度

因鉆孔均為下行孔，為降低成孔后孔內(nèi)水、渣對(duì)后期鉆孔抽采效果的影響，鉆孔在施工至回采位置時(shí)計(jì)劃再繼續(xù)向下施工30 m，便于將成孔后孔內(nèi)遺留的水、渣堆積于孔底階段，以利于鉆孔的抽采。1號(hào)鉆孔設(shè)計(jì)孔深474 m；2號(hào)鉆孔465 m；3號(hào)鉆孔456 m；4號(hào)鉆孔447 m；5號(hào)鉆孔438 m；6號(hào)鉆孔429 m；7號(hào)鉆孔420 m；8號(hào)鉆孔414 m；9號(hào)鉆孔408 m；10號(hào)鉆孔402 m。

（5）鉆孔直徑

鉆孔開(kāi)孔直徑為150 mm，終孔直徑為98 mm。鉆孔間距：鉆孔開(kāi)孔間距為0.5 m，終孔間距為10 m。

3 效果分析

下鄰近層長(zhǎng)走向鉆孔施工完畢后及時(shí)封孔，并將鉆孔帶入副巷高濃度抽采系統(tǒng)中，對(duì)下鄰近層的瓦斯進(jìn)行抽采治理。長(zhǎng)走向鉆孔施工前16506副巷高度濃抽采系統(tǒng)內(nèi)的瓦斯日平均抽采量為3.8 m3/min左右，鉆孔施工完畢后16506副巷高濃抽采系統(tǒng)內(nèi)瓦斯平均抽采量為5.0 m3/min； 施工前50#～80#支架底板瓦斯?jié)舛葹?.0%左右，施工后底板瓦斯?jié)舛冉禐?.2%左右； 回風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔?.7%降至0.5%左右，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛纫步档椭?.4%左右。鉆孔接入抽放系統(tǒng)后，工作面瓦斯?jié)舛让黠@降低，效果顯著。圖3、圖4分別為進(jìn)行下鄰近層抽放前后工作面高濃度抽放系統(tǒng)日平均抽放量及回風(fēng)流日平均瓦斯?jié)舛茸兓€。

圖3 工作面高濃抽采量變化曲線（m3/min）

圖4 工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸兓€（%）

4 結(jié)語(yǔ)

1）16506工作面采用下鄰近層長(zhǎng)走向鉆孔抽采工藝后，回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛扔?.7%降至0.5%，工作面底板瓦斯由1.0%降至0.2%，且回風(fēng)隅角瓦斯降至0.4%左右，瓦斯治理效果明顯。

2）通過(guò)施工下鄰近層抽采鉆孔，不僅解決了下鄰近層瓦斯涌出問(wèn)題，在一定程度上也治理了部分采空區(qū)瓦斯，為回風(fēng)隅角瓦斯治理提供了一種新的嘗試模式，特別是上行開(kāi)采，皮帶巷回風(fēng)時(shí)，效果明顯。

3）16506工作面下鄰近層長(zhǎng)走向鉆孔，瓦斯治理效果明顯，降低了工作面瓦斯?jié)舛龋苊饬斯ぷ髅嫱咚狗e聚，保證了工作面回采期間的通風(fēng)安全，可供同類(lèi)煤礦類(lèi)似工作面借鑒。