侯少波

（潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長(zhǎng)治 046100）

回采工作面瓦斯涌出是影響工作面高效生產(chǎn)的主要因素之一，治理回采工作面瓦斯涌出僅僅依靠風(fēng)排已經(jīng)不能滿足工作面安全、高效生產(chǎn)的需求，特別是工作面巷道單進(jìn)單回設(shè)計(jì)情況下風(fēng)量和風(fēng)速均受到較大限制，在工作面放煤情況下往往造成回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸?。為了降低工作面瓦斯涌出量，提高工作面生產(chǎn)效率，對(duì)于開(kāi)采吸附性強(qiáng)、瓦斯含量大煤層的工作面，回采期間進(jìn)行采空區(qū)和動(dòng)壓區(qū)瓦斯抽采措施，已成為瓦斯治理的主要措施之一。以余吾煤業(yè)2107工作面為工程背景，實(shí)施瓦斯綜合抽采治理，取得良好效果。

1 工作面概況

3#煤層在余吾煤業(yè)該區(qū)域出現(xiàn)分層，下分層2107工作面西側(cè)為2106工作面，2107工作面頂板上部為上分層3402工作面與3402工作面，其中3402工作面已經(jīng)回采完畢。2017工作面走向長(zhǎng)度1475m，傾向長(zhǎng)度183m。工作面開(kāi)采3#煤層，煤層傾角2.5°～6.5°，平均3.5°，煤層厚度3～8m，煤層平均厚度為6m。煤層直接頂為7.82m厚的砂質(zhì)泥巖，硬度系數(shù)為1.1～2，松軟，易垮落。直接底為6.28m厚泥巖、砂質(zhì)泥巖，硬度系數(shù)為2～5，較堅(jiān)硬。老底為17.82m厚細(xì)粒粉砂巖，硬度系數(shù)為2～5。2107工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為12.4m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為5.6m3/t。瓦斯原始含量為4.87m3/t，原始瓦斯壓力為0.27MPa。2107工作面煤層鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.035～0.059d-1，煤層透氣性系數(shù)為 0.0567～0.3895m2/MPa2·d，屬于可以抽采煤層。

2 瓦斯綜合抽采治理技術(shù)

2.1 工作面掘進(jìn)前瓦斯抽采技術(shù)

（1）掘進(jìn)前預(yù)抽

為降低2107運(yùn)巷條帶及3#煤層瓦斯含量，確保正常掘進(jìn)，采用長(zhǎng)距離順層鉆孔方法進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽。在2106運(yùn)巷掘進(jìn)過(guò)程中，在距開(kāi)口110m處開(kāi)始施工第一個(gè)鉆場(chǎng)，共計(jì)施工10個(gè)鉆場(chǎng)。1#～3#鉆場(chǎng)間隔100m，4#～10#鉆場(chǎng)間隔150m。在鉆場(chǎng)內(nèi)使用VLD-1000型鉆機(jī)對(duì)巷道右?guī)蜕喜繀^(qū)域（2107工作面實(shí)體煤）進(jìn)行預(yù)抽，鉆場(chǎng)規(guī)格：長(zhǎng)×高×深=5m×2.5m×5m；每個(gè)鉆場(chǎng)布置6個(gè)順層預(yù)抽鉆孔，設(shè)計(jì)前4個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)各鉆孔的終孔位置間距為15m，后6個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)各鉆孔的終孔位置間距為30m。鉆孔開(kāi)孔高度距巷道底板1.5m。共計(jì)施工60個(gè)長(zhǎng)距離順層預(yù)抽鉆孔，預(yù)計(jì)鉆孔進(jìn)尺16740m，鉆場(chǎng)鉆孔終孔距離覆蓋2107工作面外30m區(qū)域，鉆孔布置示意圖如圖1所示。

圖1 掘進(jìn)前瓦斯預(yù)抽鉆孔布置示意圖

（2）掘進(jìn)期間本煤層瓦斯抽采

在2107材巷右?guī)团c運(yùn)巷左幫鋪設(shè)一趟Ф300mm的瓦斯抽采管路，在距巷道口80m處開(kāi)始施工鉆孔，依次往里（沿煤層傾向）布置，鉆孔編號(hào)從距巷道口第一個(gè)鉆孔開(kāi)始為1#孔，每隔6.3m布置一個(gè)鉆孔（最后一個(gè)鉆孔距切眼不超過(guò)10m），材巷右?guī)驮O(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度120m，方位31°（與煤幫垂直），設(shè)計(jì)鉆孔傾角與煤層傾角相同，開(kāi)孔位置距底板1.5m處，共施工鉆孔221個(gè)，預(yù)計(jì)鉆孔施工總進(jìn)尺26520m。運(yùn)巷左幫設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度90m，方位211°（與煤幫垂直），設(shè)計(jì)鉆孔傾角與煤層傾角相同，開(kāi)孔位置距底板1.5m處，共施工鉆孔221個(gè)，預(yù)計(jì)鉆孔施工總進(jìn)尺19890m。

2.2 回采期間抽采方案

（1）初采前裂隙帶穿層鉆孔設(shè)計(jì)

在施工巷道左幫的5個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)利用ZDY-6000LD施工裂隙帶鉆孔對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，以降低工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛取Ｃ總€(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置3個(gè)鉆孔。鉆孔開(kāi)孔高度1.5m，鉆孔間距1m，鉆孔終孔高度距離3402工作面頂板分別為8m、10m、12m，共計(jì)15個(gè)鉆孔。鉆孔開(kāi)孔后以仰角鉆進(jìn)至終孔高度后，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)位置。為保證工作面過(guò)鉆場(chǎng)時(shí)裂隙帶鉆孔的抽采效果，裂隙帶鉆孔壓茬為40m，總進(jìn)尺3250m。

（2）上隅角插管抽放

工作面回采期間利用運(yùn)巷鋪設(shè)的Φ300mm本煤層瓦斯抽采支管對(duì)工作面上隅角進(jìn)行瓦斯抽采，具體為在靠近工作面上隅角段，拆除右?guī)涂拷ぷ髅娴你@場(chǎng)處右?guī)统椴晒?，并末端加設(shè)擋盤(pán)，恢復(fù)鉆場(chǎng)抽采。在鉆場(chǎng)正對(duì)面左幫Φ300mm瓦斯抽采管路處更換同徑三通，通過(guò)變盤(pán)連接Φ152.4mm鎧裝管連接至右?guī)统椴晒苈?，并使用鎧裝管連接延伸至上隅角，隨著工作面的推進(jìn)，鎧裝管始終保持在切頂線以內(nèi)對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行抽采，隨著工作面的推進(jìn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況逐段拆除管路對(duì)接上隅角管路，上隅角瓦斯抽采示意圖如圖2所示。

圖2 上隅角瓦斯抽采示意圖

2.3 區(qū)域瓦斯預(yù)抽設(shè)計(jì)

在2107運(yùn)巷右?guī)弯佋O(shè)一趟Φ300mm的瓦斯抽采管路，2107運(yùn)巷掘進(jìn)時(shí)在距開(kāi)口140m處開(kāi)始施工第一個(gè)鉆場(chǎng)，以后每隔150m施工一個(gè)鉆場(chǎng)，共計(jì)施工9個(gè)鉆場(chǎng)。在鉆場(chǎng)內(nèi)使用VLD-1000型鉆機(jī)（澳鉆）對(duì)巷道右?guī)蜕喜繀^(qū)域（3404工作面實(shí)體煤）進(jìn)行預(yù)抽，鉆場(chǎng)規(guī)格：長(zhǎng)×高×深=5m×2.5m×5m；每個(gè)鉆場(chǎng)布置6個(gè)順層預(yù)抽鉆孔，鉆場(chǎng)鉆孔終孔距離覆蓋3404工作面。2107運(yùn)巷于2018年6月開(kāi)始掘進(jìn)，此時(shí)上部3#煤層3402工作面已回采完畢，向上部施工的區(qū)域預(yù)抽鉆孔為被保護(hù)層卸壓抽采，可以適當(dāng)減少鉆孔數(shù)量，故設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)內(nèi)各鉆孔的終孔位置間距為25m。鉆孔開(kāi)孔高度距巷道底板1.5m。共計(jì)施工54個(gè)長(zhǎng)距離順層預(yù)抽鉆孔，預(yù)計(jì)鉆孔進(jìn)尺12636m。

2.4 鉆探設(shè)備及施工工藝

2107材巷、運(yùn)巷本煤層鉆孔施工采用CMSI-1200/30J型全液壓深孔鉆車，配Φ73mm螺旋麻花鉆桿，每根鉆桿長(zhǎng)度1.5m，濕式打眼，水力排粉，無(wú)巖芯鉆進(jìn)工藝。鉆頭采用Φ94mm復(fù)合合金鉆頭。

2107運(yùn)巷區(qū)域瓦斯預(yù)抽鉆孔施工采用VLD-1000型定向鉆機(jī)配Φ73mm×3000mm的CHD中心通覽鉆桿，在煤層中進(jìn)行定向鉆進(jìn)。

本煤層鉆孔使用FKZW-86插入式囊袋自脹封孔器進(jìn)行封孔。封孔管采用2寸抗靜電PE封孔管，鉆孔封孔管總長(zhǎng)度為9m，孔內(nèi)封孔段長(zhǎng)度8m。封孔管外露長(zhǎng)度距離煤幫為100mm。

裂隙帶鉆孔封孔采用水泥注漿進(jìn)行封孔，封孔管采用5寸PE管，鉆孔封孔管總長(zhǎng)度為9m，孔內(nèi)封孔段長(zhǎng)度8m。

3 工作面瓦斯抽采效果分析

經(jīng)過(guò)8個(gè)月的工作面瓦斯抽采治理， 2107材巷本煤層瓦斯抽采支管瓦斯抽采濃度22%，瓦斯抽采純量為1.3m3/min；2107運(yùn)巷本煤層瓦斯抽采支管瓦斯抽采濃度24%，瓦斯抽采純量為1.41m3/min；區(qū)域預(yù)抽鉆孔抽采支管瓦斯抽采濃度34%，瓦斯抽采純量為4.55m3/min?？偼咚钩椴陕蕿?5.6%，滿足工作面掘進(jìn)期間瓦斯抽采達(dá)標(biāo)要求，保證工作面的安全生產(chǎn)。