韓金鑫

（山西晉煤集團(tuán)沁水胡底煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048200）

2019年胡底煤礦絕對(duì)瓦斯涌出量測(cè)定結(jié)果為226.15 m3/min，為煤與瓦斯突出礦井。針對(duì)胡底煤礦的實(shí)際情況，以“四級(jí)模式”瓦斯治理模式為引領(lǐng)。一是采用地面網(wǎng)絡(luò)預(yù)抽，超前布置地面氣井網(wǎng)絡(luò)，提前5～10年以上抽采煤層瓦斯；二是采用千米鉆機(jī)實(shí)施區(qū)域遞進(jìn)式模塊抽采，降低煤體瓦斯含量，達(dá)到區(qū)域模塊降量；三是采用底抽巖巷穿層鉆孔及千米鉆機(jī)遞進(jìn)式抽采相結(jié)合的方式，解決煤巷的消突問題，保障煤巷安全掘進(jìn)，提高掘進(jìn)效率，達(dá)到底抽穿層保掘；四是采用煤巷順層鉆孔強(qiáng)化采面抽采和高位鉆孔等采空區(qū)瓦斯治理措施保障采面安全回采，實(shí)現(xiàn)高位順層保采的目標(biāo)[1-3]。

此前，1301（上）采煤工作面采用“L井+普鉆高位孔+采空區(qū)埋管抽放”的模式治理瓦斯效果不佳，同時(shí)L井費(fèi)用較大，因此決定在1303（上）采煤工作面采用“千米高位鉆孔+普鉆中位孔+采空區(qū)埋管抽放”的模式治理采空區(qū)瓦斯。

1 工作面概況

1303（上）工作面位于胡底煤業(yè)一盤區(qū)+200 m水平，工作面布置在一盤區(qū)南翼，與井田南部礦界相鄰，北為5條開拓大巷，西面為1301（上）采空區(qū)。工作面走向長(zhǎng)度為794 m（切眼幫—停采線），工作面傾向長(zhǎng)度為175 m，平均采高2.85 m。1303（上）綜采工作面采用“一進(jìn)一回”U型通風(fēng)系統(tǒng)，共布置2條順槽：13031巷進(jìn)風(fēng)，13032巷回風(fēng)，工作面風(fēng)量為1 800 m3/min。工作面平面布置見圖1。

2 瓦斯治理存在問題

1303（上）工作面開采之前的1301（上）采煤工作面，主要采用L型井來治理采面采空區(qū)瓦斯。相比于地面垂直采動(dòng)井抽采范圍小、施工井?dāng)?shù)多、投資大、施工難度大的缺點(diǎn)，L井優(yōu)勢(shì)明顯。HDL-01井于2015年4月17日第一次開鉆，2016年5月16日，HDL-01井抽放設(shè)備安裝完畢。

2016年9月19日，1301（上）采煤工作面開始回采，當(dāng)井下工作面回采至45 m時(shí)，地面L型井抽采仍未見效。為提高抽放效果，2016年10月13日開始對(duì)該井進(jìn)行小型壓裂改造，溝通井下采動(dòng)裂隙。2016年12月6日經(jīng)過吹掃，L型井正常產(chǎn)氣。此時(shí)工作面推進(jìn)175 m，L 井距3#煤頂板24.95 m，距回風(fēng)巷79.64 m，負(fù)壓24 kPa，抽采混量10 m3/min，抽采純量5 m3/min，抽采濃度50%。之后L井距3#煤層頂板距離不斷增加，同時(shí)間斷性產(chǎn)氣，直至2017年3月4日未產(chǎn)氣，此時(shí)L井距3#煤頂板36.31 m。HDL-01井實(shí)際運(yùn)行情況，在HDL-01井距離3#煤層頂板24.95～36.5 m時(shí)正常產(chǎn)氣（8～12倍的采高）。

1301（上）區(qū)域頂板瓦斯抽采一巷施工普鉆高位孔。根據(jù)對(duì)回采期間數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，層位在7～9倍采高時(shí)，普鉆高位孔抽采瓦斯?jié)舛群土枯^高。但由于普鉆定向性差，導(dǎo)致僅有個(gè)別鉆孔層位達(dá)到7～9倍采高，普鉆高位孔整體抽采效果不佳。

地面L型井建設(shè)需500萬元，加上后期水力壓裂、吹掃等，總投資大約在600萬元左右。目前，胡底煤業(yè)定向鉆孔施工費(fèi)用為62元/m，一個(gè)工作面高位鉆孔總進(jìn)尺約5 685 m，總費(fèi)用為35.25萬元，相比較高位鉆孔更經(jīng)濟(jì)。而相比普鉆高位鉆孔，千米定向鉆機(jī)能控制鉆孔軌跡，將鉆孔布置在有效的層位中。因此，1303（上）工作面采用更經(jīng)濟(jì)、定向性更好的千米定向鉆機(jī)，施工高位鉆孔來抽采治理工作面采空區(qū)的瓦斯。

3 瓦斯綜合治理技術(shù)

3.1 1303綜采工作面采空區(qū)埋管

1303綜采工作面采空區(qū)在13052巷/13053巷共布置15個(gè)橫川，每個(gè)橫川預(yù)留兩趟DN350管路對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行埋管抽放。當(dāng)采煤工作面推過一個(gè)橫川后，對(duì)該橫川進(jìn)行封閉和埋管。同時(shí)根據(jù)工作面瓦斯情況及時(shí)調(diào)整埋管抽放閥門角度，確保上隅角瓦斯不超限。

3.2 千米高位鉆孔設(shè)計(jì)

（1）千米高位鉆場(chǎng)布置

在工作面回風(fēng)巷13032巷1#橫川、7#橫川及11#橫川共布置3個(gè)鉆場(chǎng)。其中1#橫川鉆場(chǎng)位于停采線以外，11#橫川距離切眼250 m。1#橫川、7#橫川及11#橫川鉆場(chǎng)間距分別為275 m、320 m。1303（上）綜采工作面高位鉆孔設(shè)計(jì)見圖2。

（2）千米鉆孔參數(shù)

1#橫川、7#橫川高位鉆場(chǎng)各布置4個(gè)鉆孔。鉆孔間距1 m，距底板2～2.5 m，四個(gè)鉆孔有效孔段分別距13033巷25 m、35 m、45 m和55 m。四個(gè)鉆孔有效孔段距3#煤層頂板分別為21 m、24 m、27 m、30 m。11#橫川布置6個(gè)鉆孔，鉆孔間距0.8 m，距底板1.5 m，6個(gè)孔的有效孔段分別距1303軌道順槽15 m、25 m、35 m、45 m、55 m和65 m，距3#煤的煤層頂板分別為15 m、18 m、21 m、24 m、27 m和30 m。每個(gè)孔均采用96 mm鉆頭施工完畢后，再用Φ153 mm鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。

3.3 1303綜采工作面中位孔設(shè)計(jì)

為確保1303綜采工作面初采期間作業(yè)安全，在13#和14#橫川內(nèi)分別施工8個(gè)普鉆高位孔，在13032巷14#-15#橫川之間施工10個(gè)普鉆中位孔。其中中位孔產(chǎn)氣層位為10～15 m左右。

圖2 1303（上）綜采工作面高位鉆孔布置

4 效果分析

根據(jù)1303（上）綜采工作面三個(gè)鉆場(chǎng)千米高位鉆孔的抽采情況，總結(jié)出每個(gè)鉆孔在穩(wěn)定抽采期間的濃度及對(duì)應(yīng)的層位、距離回風(fēng)巷的距離等參數(shù)，見表1。

表1 1303（上）綜采工作面高位鉆孔抽采情況

由表1可知，層位在18～21 m的鉆孔共有8個(gè)（11#橫川高位鉆孔7個(gè)，7#橫川高位鉆孔有1個(gè)），其中抽采效果較好的有7個(gè)，成孔率達(dá)87.5%。層位在25 m處鉆孔有2個(gè)（均為7#橫川鉆場(chǎng)），其中抽采效果較好的有1個(gè)，成孔率達(dá)50%。層位在29 m以上及18 m以下的鉆孔有6個(gè)，僅有2個(gè)鉆孔濃度達(dá)到30%以上，成孔率僅為33%。

5 結(jié)語(yǔ)

1303（上）采煤工作面采用千米定向鉆機(jī)施工高位鉆孔，與1301采煤工作面L型井相比成本低；根據(jù)抽采效果可知，胡底煤業(yè)1303工作面瓦斯抽采高位鉆孔最佳設(shè)計(jì)層位為18～21 m，今后采煤工作面高位鉆孔施工可以按照該層位設(shè)計(jì)。