曹蕾

（潞安化工集團 司馬煤業(yè)有限公司，山西 長治047500）

1 工作面概述

潞安化工集團司馬煤業(yè)有限公司1208工作面位于井田二采區(qū)，1208工作面東部為回采完畢的1207工作面，西部為未采區(qū)，南部為礦區(qū)南部井田邊界保護煤柱，北部為二采區(qū)3條采區(qū)大巷。

1208工作面設計走向長度為200 m，傾向長度為1 247 m，工作面回采煤層為3號石炭系煤層，工作面采用綜合機械化回采工藝；1208工作面采用U型通風方式，設計配風量運巷為2 750 m3/min，風巷為2 050 m3/min。

2 回采煤層特性及瓦斯賦存情況

2.1 3號煤層特性

（1）1208工作面回采的3號煤層平均厚度為6.39 m，平均傾角為3°，該煤層賦存穩(wěn)定，煤厚變異較小，煤層結構較簡單。煤體以黑色、塊狀為主，粒狀次之，亮煤為主，夾鏡煤條帶，煤質為貧瘦煤。

（2）3號煤層無偽頂，直接頂主要以炭質泥巖為主，基本頂主要以中粒砂巖為主，老底主要以細泥砂巖、砂質泥巖為主，見表1。

表1 1208工作面3號煤層頂?shù)装鍘r性Table 1 Lithology of roof and floor of No.3 coal seam on 1208 working face

2.2 3號煤層瓦斯賦存情況

（1）通過鑒定1208工作面回采的3號煤層中實測相對瓦斯涌出量為5.35 m3/t，絕對瓦斯涌出量為31.6 m3/min，煤層內最大瓦斯壓力為0.52 MPa。

（2）3號煤層巖石普氏系數(shù)為0.89～1.3，屬于Ⅲ類破壞煤層；煤層孔隙率為1.9%～3.4%，煤層透氣系數(shù)為0.089 9 m2/MPa2·d，煤層百米鉆孔瓦斯涌出量為0.138 m3/min·hm，衰減系數(shù)為0.577 6。

3 1208工作面回采前期瓦斯抽采現(xiàn)狀

3.1 前期瓦斯抽采技術

1208工作面回采期間主要采用順煤層鉆孔瓦斯抽采以及采空區(qū)埋管等綜合瓦斯抽采技術。

3.1.1 順煤層鉆孔瓦斯抽采

（1）工作面在回采期間超前工作面50 m在頭尾順槽煤壁施工順層鉆孔[1]，鉆孔深度為120 m，鉆孔直徑為45 mm，鉆孔位置距頂板間距為1.5 m，相鄰2個鉆孔間距為6.0 m，如圖1所示。

圖1 1208工作面順槽鉆孔瓦斯抽采平面示意Fig.1 Gas extraction plane of the grooving borehole at 1208 working face

（2）對工作面煤壁同樣施工一排瓦斯抽放鉆孔，鉆孔深度為80 m，鉆孔間距為5.0 m，所有瓦斯抽放鉆孔施工完后，將鉆孔與朱瓦斯抽采管路連接進行雨絲預抽。

3.1.2 采空區(qū)埋管

1208工作面回采過程中為了防止采空區(qū)瓦斯積聚現(xiàn)象，決定在上隅角處向采空區(qū)內預埋負壓管路，埋管深度為50 m，管路主要為阻燃抗靜電鋼管連接而成[2]，管路直徑為150 mm，每根管路長度為6.0 m，在管路上每隔25 m安裝1個三通閥門，并接入支管。

3.2 前期瓦斯抽采現(xiàn)狀及問題分析

（1）瓦斯抽采現(xiàn)狀。對1208工作面煤層采用順槽鉆孔進行4個月瓦斯抽采后，通過現(xiàn)場瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測發(fā)現(xiàn)，瓦斯抽采后煤層涌出瓦斯量相對減少，工作面落煤點平均瓦斯?jié)舛冉档驮?.4%以下；但是上隅角及采空區(qū)內瓦斯?jié)舛染痈卟幌耓3]，實測上隅角平均瓦斯?jié)舛葹?.7%，最高為2.2%，采空區(qū)內瓦斯?jié)舛绕骄鶠?.2%。

（2）原因分析。1208工作面煤層采取順層鉆孔瓦斯抽采后，雖然降低了回采煤層內部瓦斯含量，但是采空區(qū)內瓦斯含量主要來源于上覆巖體裂隙內，通過鉆探發(fā)現(xiàn)，3號煤層直接頂為炭質泥巖，工作面在回采過程中直接頂出現(xiàn)裂隙發(fā)育現(xiàn)象，導致煤層內瓦斯涌向裂隙帶，隨著工作面推進裂隙帶瓦斯隨著頂板垮落進入采空區(qū)[4]。

4 高位裂隙瓦斯抽采技術應用

為了降低了工作面頂板裂隙帶瓦斯含量，決定對1208工作面布置高位裂隙鉆孔，進行瓦斯預抽。

4.1 高位裂隙瓦斯抽采設備

（1）鉆孔設備。1208工作面高位裂隙鉆孔主要采用C60P-400型液壓鉆機進行施工，鉆機電機功率為62 kW，最大鉆進深度為450 m，鉆進速度為25 m/h（煤巷），10 m/h（巖巷）；鉆機配套直徑為63 mm，長度為1.5 m，以及直徑為75 mm導向鉆頭和直徑為130 mm的擴孔鉆頭。

（2）封孔設備。1208工作面主要采用水泥石膏漿封孔，采用型號為SGB5-11灌漿機灌漿，灌漿機功率為25 kW，單位時間注漿量為75 L/min；孔口管采用PE管，管長為3.2 m，直徑為1.5 mm。

4.2 高位裂隙鉆場布置

（1）鉆場布置參數(shù)。1208工作面高位裂隙鉆場布置在1208瓦斯預抽巷工作面煤壁側，鉆場長度為4.0 m，深度為2.0 m，高度為2.5 m，鉆場頂板與工作面回采煤壁頂板齊平[5]，相鄰兩個鉆場布置間距為60 m。

（2）鉆場支護設計。鉆場施工完后鉆場頂板及煤壁永久支護與原回風順槽支護設計相同，在鉆場施工“單體液壓支護+錨索吊棚”進行加強支護。①單體液壓支柱每排布置兩根，排距為2.0 m，間距為1.2 m；②每架錨索吊棚主要一根長度為2.5 m，寬度為0.15 m槽鋼和2根長度為5.3 m，直徑為17.8 mm錨索組成；錨索吊棚垂直煤壁布置，吊棚布置間距為1.0 m，共計施工4架錨索吊棚[6]。

4.3 高位鉆孔布置參數(shù)

（1）在每個鉆場向工作面方向施工一排仰斜高位裂隙鉆孔，每排4個（編號為1號、2號、3號、4號），鉆孔間距為0.5 m，鉆孔距鉆場頂板距離為1.5 m，每個鉆孔深度為120 m，鉆孔仰角為15°。

（2）1號鉆孔與回風順槽水平夾角為35°，2號鉆孔水平夾角為25°，3號鉆孔水平夾角為15°，4號鉆孔水平夾角為5°，如圖2所示。所有鉆孔施工完后，確保鉆孔終孔位置位于頂板往上20 m處[7]，水平控制距離不得低于60 m。

1208工作面高位裂隙鉆孔布置平面示意如圖2所示。

圖2 1208工作面高位裂隙鉆孔布置平面示意Fig.2 Arrangement plane of high-position fissure borehole in 1208 working face

4.4 裂隙鉆孔封孔工藝

（1）首先當高位裂隙鉆孔施工深度達14 m時停止鉆進，及時對鉆孔進行擴孔施工，擴孔后及時清理鉆孔內煤屑并保證擴孔后孔徑為130 mm，擴孔后及時對擴孔段埋入5節(jié)PE管[8]。

（2）鉆孔內PE管安裝后，對孔底采用膨脹水泥進行封堵，同時在管與孔壁之間填入一根長度為8.0 m，直徑20 mm，注漿軟管另一端與SGB5-11灌漿機連接，如圖3所示。

圖3 高位裂隙鉆孔水泥石膏漿封孔平面示意Fig.3 Sealing plane of high crack drilling cement gypsum paste

（3）所有注漿設備連接完成后，開始對孔口段高壓注入水泥石膏漿液，水泥石膏漿主要采用石膏、水泥、水配比為1∶7∶12的混合液[9]。

5 結 語

截止2019年4月15日1208工作面已回采結束，對工作面后期回采過程中采取高位裂隙瓦斯預抽后，通過對工作面上隅角、采空區(qū)瓦斯?jié)舛葯z測發(fā)現(xiàn)，上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，采空區(qū)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，有效解決了巷道掘進前期工作面瓦斯超限、瓦斯治理難度大的技術難題，保證了工作面安全高效回采，取得了顯著應用成效。