突出煤層回采工作面瓦斯治理技術研究

摘? 要：以2308高瓦斯工作面為研究對象，采用FLUENT模擬不同鉆孔仰角、傾角及鉆場數量時瓦斯抽采量，得到布置2組鉆場、每組鉆場鉆孔仰角20°時，瓦斯效果最優。在工程施工定向鉆孔中，頂板巖層布置2組鉆場、8個鉆孔抽采積聚瓦斯，通過監測鉆孔瓦斯抽采量可知，定向鉆孔抽采瓦斯量高，對降低工作面瓦斯濃度效果好。

關鍵詞：定向鉆孔;瓦斯抽采;純流量;鉆孔數量

引言

煤與瓦斯突出是當前礦井安全面臨最嚴峻的挑戰，在2021年全國煤礦事故十大典型案例中就有3起瓦斯事故，分別為石港煤業有限公司“3.25”事故、東風煤礦“4.9”事故、鶴壁第六煤礦“6.4”事故，均造成了嚴重的人員傷亡和經濟損失[1-2]。因此，對于高瓦斯煤層開采時，應提前釋放煤層積聚的瓦斯，避免開采時工作面瓦斯超限[3]。

1 工作面概況

2308工作面位于二采區，工作面標高+410m～+450m。工作面主采3#煤層，平均厚度3.2m，平均傾角4°。煤層頂板為砂質泥巖、粉砂巖，底板為細砂巖、泥巖。工作回采期間絕對瓦斯涌出量可達20m3/min以上，屬于高瓦斯工作面，需要及時采用有效措施降低工作面瓦斯濃度，保證工作面安全回采。

2 定向鉆孔參數確定

2.1 鉆孔角度

通過FLUENT模擬鉆孔不同角度時瓦斯抽采量，確定鉆孔最佳方向，模擬結果如表1所示。

由表1可知，當鉆孔仰角相同時，模擬得到鉆孔傾角分別為25°、35°、45°時瓦斯抽采量，隨著傾角的增大，混合流量、純流量、抽采濃度均有所減小。因此，當鉆孔仰角20°時，鉆孔抽采效果最優，抽采后工作面瓦斯濃度最低。當鉆孔傾角相同時，模擬得到鉆孔仰角20°、25°、30°時瓦斯抽采量，隨著仰角的增大，混合流量、純流量、抽采濃度雖然有所減小，但是仰角25°、30°時瓦斯抽采純流量基本一致，表明頂板巖層沿垂直方向裂隙逐漸減少，裂隙對瓦斯抽采量的影響減小。

2.2 鉆孔數量

采用FLUENT模擬2308工作面采用不同鉆孔組抽采瓦斯后，工作面瓦斯濃度，確定最優鉆孔組數量參數，模擬結果如圖1所示。

由圖1可知，隨著鉆場數量的增加，工作面瓦斯濃度逐漸降低。當工作面采用3組鉆場抽采瓦斯后，工作面瓦斯濃度與采用2組鉆孔時基本一致，主要是由于雖然增加了鉆孔數量，但鉆孔離采空區距離較遠。結合礦井的經濟效益，2308工作面采用2組鉆孔抽采工作面瓦斯。

3 鉆孔參數設計

結合模擬結果和工作面地質條件，確定2308工作面工程施工參數。在頂板巖層布置2組定向鉆場，每組鉆場布置4個鉆孔，鉆孔參數如表2所示。

4 抽采效果檢驗

2308工作面采用定向鉆孔抽采瓦斯后，需要監測每個鉆孔瓦斯抽采量，驗證抽采效果，2組鉆場、8個鉆孔具體抽采情況如表3所示。

由表3可知，8個不同鉆孔最大抽采瓦斯濃度、混合流量及純流量分別為5.27%、22.70m3/min、0.57m3/min。由此可知，定向鉆孔相對于普通鉆孔抽采瓦斯抽采量大，抽采效果更優。2308工作面通過定向鉆孔抽采瓦斯后，能夠保證工作面安全回采。

5 結論

采用定向鉆孔對2308工作面積聚瓦斯進行提前抽采，通過FLUENT模擬不同鉆孔仰角（20°、25°、30°）、鉆孔傾角（25°、35°、45°）及鉆場數量（1～3組）時，瓦斯抽采量，得到布置2組鉆場、每組鉆場鉆孔仰角20°時，瓦斯效果最優。在工程施工定向鉆孔中，頂板巖層布置2組鉆場、8個鉆孔抽采積聚瓦斯，通過監測鉆孔瓦斯抽采量可知，定向鉆孔抽采瓦斯量高，對降低工作面瓦斯濃度效果好。

參考文獻

[1]胡英，王關亮，鹿小虎. 突出厚煤層綜放工作面瓦斯綜合治理技術研究[J]. 煤炭技術，2020，39（04）：136-139.

[2]孟振華. 深部回采工作面瓦斯綜合治理技術探究[J]. 能源技術與管理，2019，44（03）：38-40.

[3]孫翔宇. 突出煤層高瓦斯工作面瓦斯治理技術應用[J]. 煤炭與化工，2018，41（07）：91-93.

作者簡介：田仕棟（1986.07～），男，漢，山東滕州人，本科，工程師，從事煤礦一通三防工作。