頂板走向高位鉆孔在采空區(qū)瓦斯治理中的應(yīng)用

宋志新

(新疆焦煤集團有限責(zé)任公司二一三〇煤礦,新疆 烏魯木齊830025)

1 25221工作面瓦斯治理概況

25221工作面位于2130煤礦二采區(qū)西翼,15號溝以西,16號勘探線以東153m,北部為原25221回風(fēng)巷保護煤柱,東部以(＋2047m)水平石門及(＋2110m)水平石門為界,工作面上部由東向西1000m范圍為4號回采工作面采空區(qū),該工作面以西及下部相鄰煤層均未進行采動。工作面走向長度1792m,傾斜長度105m,煤層平均厚度為9m,傾角為40°。5號煤層原始瓦斯含量9.97m3/t、原始瓦斯壓力0.75Mpa,且前期在鉆孔施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)噴孔、垮孔、卡鉆、頂鉆、煤炮聲等現(xiàn)象,因此,該工作面瓦斯治理十分困難,25221工作面瓦斯治理技術(shù)(抽采鉆孔施工參數(shù)設(shè)計)先后進行多次修改,于2012年5月逐漸步入正軌,根據(jù)煤層賦存、鉆孔布置、抽采時間相同等劃分為5個瓦斯抽采達標(biāo)評判單元,且均進行瓦斯抽采效果達標(biāo)評判合格。回采前期,礦井根據(jù)25221工作面情況,針對該工作面制定多項措施：運輸、回風(fēng)巷順層(上、下向)鉆孔預(yù)抽、頂板走向高位鉆孔抽采、合理調(diào)整工作面風(fēng)量、加強工作面瓦斯管理等瓦斯綜合治理措施。以下主要介紹25221工作面頂板走向高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)在采空區(qū)瓦斯治理中的應(yīng)用。

2 采空區(qū)空間狀態(tài)

25221綜采工作面采用綜合機械化走向長壁采煤法。工作面回采后形成采空區(qū),采空區(qū)頂板采用人工強制放頂垮落法進行管理,頂板自由垮落充填采空區(qū)。

3 采空區(qū)瓦斯來源分析

(1)采空區(qū)遺煤：由于25221工作面煤層平均厚度為9m,回采過程中采空區(qū)遺煤將會釋放出一定量的瓦斯;

(2)采空區(qū)頂板及臨近煤層瓦斯,通過采動裂隙釋放出部分瓦斯;

(3)工作面回采落煤產(chǎn)生的瓦斯也會有部分涌向采空區(qū)。

4 采空區(qū)瓦斯治理

在25221回風(fēng)巷每55m(中對中)施工一個鉆場,鉆場規(guī)格為：長×寬×高＝5m×5m×3m,第一組頂板走向高位鉆孔在1310m處(導(dǎo)線點T54以東47m處)施工,下一組每隔55米施工一組,相鄰的兩組鉆孔平面壓茬距離為鉆孔施工長度的1/3,每組鉆場施工12個鉆孔,鉆孔終孔高度分別為采高(3.5m)的5倍、6倍、7倍和8倍。鉆孔控制范圍為工作面煤壁以下(傾向)：5－1號、5－2號、5－3號鉆孔15m范圍、6－1號、6－2號、6－3號鉆孔20m范圍、7－1號、7－2號、7－3號鉆孔為20m范圍、8－1號、8－2號、8－3號鉆孔亦為20m范圍。

5 采空區(qū)抽放效果及分析

5.1 抽采效果

表1 25221工作面瓦斯超限情況匯總表

5.2 數(shù)據(jù)分析

5.2.1 頂板走向高位鉆孔抽采考察數(shù)據(jù)分析

由于25221工作面設(shè)計走向長度為1812m,而第1組頂板走向高位鉆場位置在1280m,1號鉆場的抽放數(shù)據(jù)可以與老頂?shù)闹芷趤韷合嗷ヲ炞C,根據(jù)25221工作面老頂周期來壓工作面周期來壓為9－18m,工作面推至10m左右時老頂來壓,裂隙發(fā)育高度19.8m左右,1號鉆場7－2號鉆孔瓦斯?jié)舛燃眲∩仙９ぷ髅嫱浦?4m左右時,裂隙發(fā)育高度21.5m左右。工作面回采過程中,上隅角瓦斯居高不下,主要由于裂隙發(fā)育不佳、瓦斯抽采效果差、頂板垮落不到位等綜合原因造成,為此,應(yīng)加強工作面瓦斯管理。通過分析,抽采效果的關(guān)鍵主要是鉆孔參數(shù)的確定,25221工作面最佳抽放鉆場間距可在60m左右適當(dāng)調(diào)整。鉆孔抽采層位為煤層頂板18－24m之間,鉆孔布置采用長短孔相結(jié)合,鉆孔壓茬長度大于施工長度的1/3m。

5.2.2 結(jié)論

根據(jù)25221工作面回采后采空區(qū)上覆巖層裂隙,采空區(qū)及鄰近煤層瓦斯涌向采空區(qū)空間當(dāng)中造成的工作面上隅角瓦斯超限問題,運用頂板走向高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù),25221工作面瓦斯治理取得了顯著的成績,尤其是25221工作面采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)?；夭蛇^程中工作面除了片幫造成瓦斯超限以外,瓦斯無異常變化,且預(yù)抽單元瓦斯抽采效果均達標(biāo),上隅角瓦斯?jié)舛?.22%—0.4%,集中回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.21%—0.32%,因此,25221綜采工作面采空區(qū)瓦斯來源于多方面的因素,從根源上解決了25221工作面上隅角瓦斯,進而保證礦井安全生產(chǎn),為創(chuàng)建本質(zhì)安全型礦井的奮斗目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。實踐研究表明：頂板走向高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù),是解決上隅角瓦斯超限問題的一劑良藥,進一步提高工作面的回采速度,且保證工作面順利回采。

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