王慧強(qiáng)

（晉煤集團(tuán)鳳凰山礦，山西 晉城 048007）

鳳凰山礦回采工作面巷道在長(zhǎng)時(shí)間壓力下，兩側(cè)保留煤柱破壞，形成無(wú)數(shù)微小裂隙，與采空區(qū)貫通。在負(fù)壓作用下采空區(qū)內(nèi)的高濃度瓦斯通過回采工作面巷道流動(dòng)到生產(chǎn)集中區(qū)。前期采取了混凝土噴漿措施，但是隨著工作面推進(jìn)，漿體開裂，采空區(qū)瓦斯繼續(xù)涌出。為更好地控制保留煤柱周邊瓦斯涌出，礦方采取了向相鄰工作面施工瓦斯抽放鉆孔措施，改變采空區(qū)瓦斯流動(dòng)方向，降低采空區(qū)瓦斯涌出量。

1 背景概況

鳳凰山礦XV3308綜采工作面可采長(zhǎng)度為1312.80m，可采寬度為175.80m，煤層總厚度為1.90～2.65m，平均煤厚2.23m，絕對(duì)瓦斯涌出量為4.8 m3/min，煤塵無(wú)爆炸性，屬Ⅱ級(jí)自燃煤層。工作面東為XV3310工作面(已采)，南、西為未采區(qū)，北為一五三盤區(qū)軌道巷、皮帶巷、回風(fēng)巷（均已掘），上覆9號(hào)煤為老窯區(qū)。

XV3308綜采工作面回采期間煤體瓦斯含量較大，且受上覆層瓦斯下泄、同煤層采空區(qū)瓦斯涌出影響，嚴(yán)重制約綜采工作面正?；夭?。前期綜合采用增加配風(fēng)量、頂板走向高位鉆孔抽放、搭設(shè)風(fēng)幛等方式治理瓦斯，效果不佳。

2 瓦斯來(lái)源分析

礦井瓦斯涌出量除受煤層圍巖的瓦斯含量、地面大氣壓力的變化及地質(zhì)構(gòu)造等自然因素的影響外，還受開采規(guī)模、開采順序、開采方法、生產(chǎn)工藝及礦井風(fēng)量和風(fēng)壓等技術(shù)因素的影響。工作面瓦斯涌出分為煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出和采空區(qū)瓦斯涌出。一般對(duì)于老礦井來(lái)說，采空區(qū)的瓦斯可能占較大的比重。采空區(qū)瓦斯涌出包括采空區(qū)丟煤及圍巖瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出兩部分。在開采煤層群時(shí)，回采煤層的頂、底板圍巖將發(fā)生冒落、移動(dòng)、龜裂和卸壓，透氣系數(shù)增加。回采煤層附近的煤層或夾層中的瓦斯，能向回采煤層的采空區(qū)和工作面轉(zhuǎn)移。

綜合考慮XV3308綜采工作面位置、四鄰采掘情況、前期瓦斯治理等因素，認(rèn)為XV3308綜采工作面瓦斯來(lái)源主要由煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、采空區(qū)丟煤及圍巖瓦斯涌出、9#煤層泄壓涌出的瓦斯、同一煤層相鄰工作面采空區(qū)瓦斯，且同一煤層相鄰工作面采空區(qū)瓦斯占比較大。工作面頂板來(lái)壓形成的裂隙為瓦斯流動(dòng)創(chuàng)造了良好的通道，使得同一煤層采空區(qū)瓦斯通過采動(dòng)裂隙涌入XV3308綜采工作面，增加了采空區(qū)、上隅角及回風(fēng)巷的瓦斯含量。

確定瓦斯來(lái)源后，提出了在XV3308綜采工作面回采期間，采用施工煤柱鉆孔進(jìn)行采空區(qū)抽放治理XV3308綜采工作面瓦斯，并不斷分析、優(yōu)化鉆孔參數(shù)，XV3308綜采工作面瓦斯得到有效治理。

3 同煤層瓦斯抽放

3.1 原定技術(shù)方案

XV3215巷為進(jìn)風(fēng)巷，XV3216巷為回風(fēng)巷，由XV3216巷每隔30m向XV3220巷施工煤柱瓦斯抽放鉆孔抽采XV3310采空區(qū)瓦斯，孔徑為 108mm?；夭善陂g，當(dāng)煤柱鉆孔進(jìn)入切頂線時(shí)，打開抽放鉆孔，使鉆孔孔口處于敞開狀態(tài)，通過切頂線外煤柱鉆孔負(fù)壓抽放XV3308采空區(qū)瓦斯（見圖1）。

煤柱瓦斯抽放鉆孔距XV3308聯(lián)絡(luò)巷10m處開口，由XV3216巷向XV3220巷以1.6°仰角向上施工,直至打透XV3310采空區(qū)。鉆孔孔徑為94mm，孔口6m范圍內(nèi)擴(kuò)孔徑至133mm（見圖2）。煤柱瓦斯抽放鉆孔施工完畢與XV3308回風(fēng)巷瓦斯主管路連通，回采期間，當(dāng)煤柱瓦斯抽放鉆孔進(jìn)入切頂線時(shí)，打開抽放鉆孔，使鉆孔孔口處于敞開狀態(tài)，通過切頂線外煤柱鉆孔負(fù)壓抽放XV3308采空區(qū)瓦斯。

3.2 鉆孔優(yōu)化

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施過程中，煤柱瓦斯抽放鉆孔在施工期間受礦壓影響，煤柱瓦斯鉆孔縱向應(yīng)力集中，且十五號(hào)煤煤體酥軟，易造成塌孔，嚴(yán)重影響瓦斯抽放效果，同時(shí)導(dǎo)致煤柱瓦斯鉆孔高負(fù)壓，低流量，泵站負(fù)荷大大增加。

針對(duì)這一情況，鉆孔施工完畢后，在鉆孔內(nèi)套50PE管，以減少塌孔影響，但在操作過程中，最多插15m便無(wú)法繼續(xù)插入。對(duì)此，需對(duì)鉆孔進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。在原有鉆孔設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化后的煤柱瓦斯抽放鉆孔由XV3216巷煤柱幫側(cè)以10°仰角沿頂板施工（見圖3），打鉆直至鉆孔不反水，則該鉆孔施工完畢。相比之前煤柱瓦斯抽放鉆孔，優(yōu)化后的鉆孔優(yōu)點(diǎn)主要是原來(lái)的煤孔改為巖孔，大大加強(qiáng)了鉆孔的穩(wěn)定性，避免了塌孔，保證了鉆孔通透，同時(shí)將終孔位置控制在XV3310垮落帶與裂隙帶之間，不影響抽放效果。

圖1 XV3308綜采工作面同煤層瓦斯抽放示意圖

圖2 煤柱瓦斯抽放鉆孔三視圖

3.3 技術(shù)比較

采用采空區(qū)抽放相比于以往頂板走向鉆孔抽放，具有更高的適用性。

（1）采用采空區(qū)抽放，施工鉆孔距離短，抽放濃度高，抽放性能穩(wěn)定，相比頂板走向鉆孔，能有效避免鉆場(chǎng)接替期間瓦斯不穩(wěn)定的難題。

（2）采用頂板走向鉆孔，為保證鉆孔施工角度，需提前施工鉆場(chǎng)，采空區(qū)抽放則無(wú)需鉆場(chǎng)，同時(shí)鉆孔的施工長(zhǎng)度是頂板走向鉆孔的十六分之一，大大節(jié)約了施工鉆場(chǎng)成本和打鉆成本。

圖3 優(yōu)化后鉆孔三視圖

（3）采用頂板走向鉆孔受打鉆角度、頂板巖性等影響較大，且鉆孔施工較長(zhǎng)，終孔位置會(huì)隨回采進(jìn)度逐步脫離裂隙帶，影響抽放效果。采用采空區(qū)抽放，影響因素較少，系統(tǒng)穩(wěn)定。

（4）抽放效果上，采用采空區(qū)抽放能有效治理綜采工作面上隅角瓦斯，同時(shí)對(duì)該盤區(qū)其他綜采面的回采提供了安全保障。

4 實(shí)施效果

采空區(qū)抽放在XV3308綜采工作面試驗(yàn)效果顯著，上隅角瓦斯?jié)舛扔勺畛醯?.7～0.8%，降為0.3～0.4%，并且安全穩(wěn)定。

5 結(jié)語(yǔ)

瓦斯治理必須首先調(diào)查和分析瓦斯的來(lái)源，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施。瓦斯治理的能力決定了礦井的生產(chǎn)能力。在通風(fēng)方法不能有效治理上隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限時(shí)，瓦斯抽放成為了煤礦瓦斯治理最根本的措施，實(shí)現(xiàn)了瓦斯治理由被動(dòng)的防范到主動(dòng)的治理的轉(zhuǎn)變，確保礦井安全高效生產(chǎn)。