孫琦崢

（沁源縣應急管理局，山西 長治 046500）

1 工作面概況

常信煤業(yè)井田總體構造簡單，呈向斜構造，多處有小型寬緩發(fā)育的褶曲，斷層落差較小，沒有發(fā)現(xiàn)有巖漿巖侵入，對采區(qū)劃分以及工作面連續(xù)推進幾乎沒有影響。煤層的傾斜角度為5°～8°，北部煤層最大傾角可達20°。根據已掘出的90105工作面順槽和開切眼情況，礦井內的絕對瓦斯涌出量最大為55.48 m3/min，相對瓦斯涌出量最大為25.77 m3/min，掘進工作面的絕對瓦斯涌出量最大為1.8 m3/min，屬高瓦斯礦井。

現(xiàn)開采的9+10#煤層90105工作面是第3個綜采工作面，對應地面標高為+1 426～+1 492 m，井下標高為+1 164～+1 206 m。工作面內走向方向長度為1 160 m，傾向方向長度為210 m，面積為243 600 m2，可開采長度為1 110 m。煤層結構簡單、賦存穩(wěn)定、且厚度變化較小，平均煤層厚度為2.36 m，局部含有1層矸石，矸石厚度為0.1～0.2 m。煤層頂板多為K2石灰?guī)r，底板以黑色泥巖和粉砂巖為主，局部夾雜一些炭質泥巖。

9+10#煤層的瓦斯含量最大為7.35 m3/t，參考自燃傾向等級評定結果，判定煤層的自燃傾向性等級為Ⅱ類，屬自燃煤層，且煤塵具有爆炸性[1-4]。經相關機構測定，9+10#煤層的瓦斯抽采半徑為3 m，預抽時間3個月。工作面采用綜采一次采全高采煤工藝，“U”型通風方式，其中將90105運輸順槽做為進風巷，90105回風順槽做為回風巷，工作面通風量為1 740 m3/min，回風巷內瓦斯?jié)舛葹?.26%，風排瓦斯含量為4.52 m3/min。

2 瓦斯抽采方法

2.1 本煤層瓦斯抽采方法

（1）鉆孔技術參數(shù)

從切眼往外3 m位置開始施工，在90105工作面回風順槽處開始鉆孔，鉆孔方向平行于工作面順層方向，開孔高度為巷道底板1 m以上，鉆孔呈“1”字排列，間距為6 m。在開采前先對工作面內的瓦斯進行預抽放，在開采時要對工作面內的瓦斯進行采動卸壓抽放，確?！皯楸M抽”。本煤層鉆孔采用ZDY-4200L型履帶式鉆機施工[5-6]，開孔時隨著煤層傾角的改變及時調整鉆孔的傾角，確保終孔位置在煤層之中。由于不便于掌握該鉆機鉆桿軌跡，為避免施工中鉆桿下墜或卡鉆，結合現(xiàn)場實際情況根據巷道坡度隨時調整鉆機仰角。在施工完瓦斯預抽鉆孔后立即進行封孔，同時連接預抽管路進行瓦斯預抽。設計鉆孔參數(shù)如表1所示。

表1 鉆孔參數(shù)

（2）鉆孔工程量

90105回風順槽本煤層瓦斯抽采鉆孔從切眼往外3 m（90105回風順槽1 157 m處）開始布置，每6 m施工一個，孔深190 m，共需布置186個，總進尺為35 340 m，需將終孔位置始終保持在9+10#煤層中，覆蓋可采區(qū)域。

（3）抽采管路布置

①本煤層順層鉆孔采用φ325 mm抽采支管，共布置了1 160 m。管路在回風順槽左幫敷設（面向工作面），用錨桿搭配螺栓吊掛于巷道頂板，每支管路不少于兩處吊掛點。單孔分管路采用φ76 mm鎧裝膠管。

②管路進氣口端頭（順槽口處）安設一個等徑三通及篩網，主要作用是除渣，防止管路內雜物直接進入支管。

③90105回風順槽內坡度起伏較大，所以在有坡度的位置采用斜短接來調整。

④φ325 mm孔板流量計安設在匯流器上，每5個孔連接一個匯流器，此外每支本煤層鉆孔均安裝了單體流量集成裝置，便于單孔抽放數(shù)據的測定工作。

⑤單孔分管路采用φ76 mm鎧裝膠管，本煤層鉆孔抽采支管路采用φ325 mm管，共布置1 160 m。

2.2 采空區(qū)瓦斯抽采方法

（1）煤柱平行鉆孔采空區(qū)抽采

根據90105采面推進過程中的瓦斯情況變化，適時采用煤柱平行鉆孔抽采采空區(qū)接替回風隅角插管抽采[7-9]，在90107運輸順槽向90105回風順槽施工煤柱平行大直徑鉆孔，鉆孔間距約50 m，如圖1所示。先使用φ113 mm的鉆頭進行打通，再對鉆孔進行擴孔，擴孔的直徑不低于300 mm，鉆孔高度不得低于1 m，根據兩個巷道的高差，適當調整鉆孔仰角，確保鉆孔與對方巷道貫通。在施工完畢后，防止鉆孔塌孔，可用下套管的方法，保證鉆孔有效。根據采面的推進情況及瓦斯?jié)舛惹闆r適時開閉鉆孔。施工完畢后，由抽放隊利用充填材料將回風隅角緊貼切頂柱內進行封閉或由通風隊瓦斯檢查工在回風隅角打設風障，有效解決回風隅角瓦斯問題。

圖1 煤柱平行鉆孔及工作面本煤層抽采鉆孔

（2）采空區(qū)插管抽放

結合90105采面回采期間回風隅角瓦斯涌出情況，采空區(qū)瓦斯抽放采用插管方式進行抽采[10-13]，抽放如圖2所示。沿回風隅角的頂板固定一根φ273 mm的抽采管路，隨著采煤工作面的推進，逐漸延伸管路，始終將插管的末端保證在采空區(qū)10～20 m的位置，為防止雜物進入管內，孔口采用窗紗包裹。

圖2 采空區(qū)插管抽放

此外，在回采過程中根據采面實時情況，90105回風隅角采空區(qū)側只要空頂面積達到10 m2以上，必須采用人工強制放頂、水力預裂切頂?shù)却胧?/p>

（3）采空區(qū)瓦斯抽采技術要求

①瓦斯抽采管路安裝：一是距離盡可能短、穿過的巷道曲線盡可能少，管路安裝平直，轉彎時的角度小于50°。二是將主管路安裝在總回風大巷內，距巷道底板距離大于2.8 m，在沿巷道兩幫進行布置時，要加設支墩。三是工作面兩道內的瓦斯抽采管路必須沿巷道頂板吊掛。四是管徑要統(tǒng)一，在管道出現(xiàn)變徑時，要設過渡節(jié)。

②定期對抽采參數(shù)（抽采量、瓦斯?jié)舛?、負壓、流量等）進行測定，加強對采煤工作面、上、下隅角、回風流及機電設備附近20 m范圍內的瓦斯檢查，抽采參數(shù)由專業(yè)人員進行測定，并及時做好記錄，保證監(jiān)測數(shù)據的真實性和可靠性，確保抽采率達到要求。

③及時安裝符合規(guī)格的孔板流量計，孔板流量計安裝必須達到其技術要求。每個抽采鉆孔的接抽管上均留設觀測孔，用來觀測鉆孔的抽采瓦斯?jié)舛?、流量和負壓。對抽采效果不好的鉆孔，應進行及時處理。

④瓦斯抽采泵運行工況絕對壓力在50～60 kPa以上；預抽鉆孔的孔口負壓不低于13 kPa[14-15]。

⑤定期檢查、測定、分析采空區(qū)瓦斯抽采管路內的有害氣體成分，制定并落實防止采空區(qū)自然發(fā)火措施，防止工作面采空區(qū)發(fā)生火災。

3 應用效果

對90105工作面預抽效果進行驗證，在回風順槽處布設6個檢驗孔測點，鉆孔直徑為75 mm，鉆孔設計深度為60 m，受施工條件的限制，有些鉆孔沒能達到設計深度。采用瓦斯含量測定儀測定瓦斯含量，在鉆孔施工完后進行注漿封孔，進而測定瓦斯壓力。經實際監(jiān)測，對工作面預抽后，原煤瓦斯含量為4.31～5.35 m3/t，瓦斯壓力為0.24～0.39 MPa，具體結果如表2所示。

表2 工作面瓦斯含量及壓力測定結果

根據實測結果，工作面日產量為764 t，預抽瓦斯后可解吸瓦斯含量為4.79 m3/t，殘余瓦斯含量為0.66 m3/t，均小于8 m3/t，回風巷最大瓦斯?jié)舛葹?.36%，在工作面開采過程中，沒有發(fā)生瓦斯超限，說明瓦斯抽采方案設計合理，確保了安全生產。

4 結語

常信煤業(yè)90105工作面本煤層采用平行鉆孔預抽方法預抽煤層瓦斯，降低回采期間瓦斯涌出量；采用插管方式抽放采空區(qū)以及回風隅角內的瓦斯。通過實測，工作面日產量為764 t，預抽瓦斯后煤層可解吸瓦斯含量為4.79 m3/t，殘余瓦斯含量為0.66 m3/t，均小于8 m3/t，在工作面開采過程中，回風巷大瓦斯?jié)舛葹?.36%，沒有發(fā)現(xiàn)瓦斯涌出現(xiàn)象，說明瓦斯抽采方案設計合理，確保了安全生產。