淺談采煤工作面上隅角采用高位抽放鉆孔處理瓦斯的應(yīng)用

摘 要：本文詳細(xì)闡述了利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯的原理與方法，并以西二區(qū)八層四分段外塊為例進(jìn)行總結(jié)。其結(jié)果表明，該方法是處理工作面瓦斯的一種較好方法，它的推廣應(yīng)用將對(duì)瓦斯礦井的生產(chǎn)管理、高產(chǎn)高效產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：工作面瓦斯 巖石裂隙帶 高位抽放鉆孔 方法 應(yīng)用

前言：鶴崗礦業(yè)公司南山礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力220萬噸/年，礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，隨著開采深度加大，瓦斯涌出量也大大增加。為了解決工作面、尤其是工作面上隅角的瓦斯超限，曾經(jīng)采用頂板瓦斯尾巷排、抽出式風(fēng)機(jī)等措施。經(jīng)實(shí)踐證明，這些方法對(duì)解決工作面瓦超限具有一定效果，但沒從根本上解決瓦斯超限問題。為解決這個(gè)矛盾，我們采用了工作面上隅角高位鉆孔的方法，我礦在盆底區(qū)北翼15層一分段消火道、北五區(qū)南部22-2層一分段、北五區(qū)22-2層三分段一分層進(jìn)行試驗(yàn)，取得了較好的效果。下面就其方法與現(xiàn)場試驗(yàn)情況介紹如下：

1、高位抽放鉆孔抽放瓦斯的理論依據(jù)

礦井瓦斯的主要成份是甲烷，甲烷的比重遠(yuǎn)小于空氣的比重，在工作面開采時(shí)（綜采放頂煤），造成頂板垮落并且在其上方，沒有垮落的巖石層內(nèi)，形成了豐富的裂隙帶（見表一），此時(shí)工作面開采煤層中的游離瓦斯特別是煤層中的吸附瓦斯，大量的釋放，采空區(qū)的上部空間及裂隙帶是瓦斯積聚的地方，并且由于采動(dòng)的影響，應(yīng)力發(fā)生變化，上臨近層的瓦斯往開采層補(bǔ)充，因此，在開采煤層上方裂隙帶蘊(yùn)藏豐富的瓦斯，在其位置布置高位鉆孔能有效收集瓦斯，使之與抽放管道連接，構(gòu)成抽放系統(tǒng)，在負(fù)壓的作用下瓦斯就沿裂隙通道涌到抽放鉆孔，被抽到地面，從而降低工作面的瓦斯涌出量。

2、抽放鉆孔的布置

2.1采空區(qū)覆蓋巖層的破壞規(guī)律

隨著采空區(qū)圍巖的破壞，采空區(qū)上覆巖層將形成三個(gè)不同的地帶，即冒落帶、裂縫帶和彎曲帶。冒落帶巖層破碎，呈不規(guī)則垮落，裂縫帶存在大量的垂直于巖層的裂縫，即裂縫發(fā)育；彎曲帶巖層只產(chǎn)生彎曲下沉，巖體仍保持原有的整體性。它們對(duì)于各種不同傾角和硬度的上覆巖層，其高度分布詳見表1。

2.2抽放鉆孔的布置

抽放鉆孔應(yīng)該布置在裂隙帶巖層（煤層）內(nèi)，以確保有良好的抽放效果。其具體布置如下：

⑴抽放鉆孔距回風(fēng)水平高度。根據(jù)表1，得出抽放鉆孔距回風(fēng)水平的垂直高度即是抽放鉆孔布置的適宜高度，見表2。

⑵抽放鉆孔的水平投影距回風(fēng)巷的距離。根據(jù)不同傾角覆蓋巖層冒落帶和裂隙帶的分布規(guī)律，得出緩傾斜煤層上覆巖層裂隙帶的最高點(diǎn)的水平投影距回風(fēng)巷的距離約是工作面水平投影長度的五分之一，并且這個(gè)距離隨著傾角a的增大而逐漸減小。另外，根據(jù)瓦斯的流動(dòng)性質(zhì)，工作面上隅角常是瓦斯積聚的場所。因此，對(duì)于緩傾斜煤層，抽放鉆孔的水平投影距回風(fēng)巷的距離最好在工作面水平投影長度的五分之一以內(nèi)，且隨著煤層傾角的加大，這個(gè)距離應(yīng)該逐漸減小，向回風(fēng)巷靠近。

⑶抽放鉆孔的長度。老頂?shù)某醮慰迓洳骄嗍谴_定抽放鉆孔長度的依據(jù)，應(yīng)該根據(jù)老頂?shù)某醮慰迓洳骄?，具體確定其抽放鉆孔的長度，以便在初次放頂不久，抽放鉆孔就能起作用。一般情況下，抽放鉆孔超前切眼10～20m為宜。

3、實(shí)例

我們以北五區(qū)南部22-2層一分段235工作面為例分析高抽鉆孔的應(yīng)用。

3.1北五區(qū)南部22-2層一分段235工作面概況

工作面儲(chǔ)量1.72萬噸，走向長度85米斜長41米，由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，有多條構(gòu)造帶，掘進(jìn)時(shí)多次修改設(shè)計(jì)，形成了一個(gè)多邊形的工作面，掘進(jìn)時(shí)，瓦斯絕對(duì)涌出量達(dá)12m3/min，場子風(fēng)量400m3/min，回流的瓦斯?jié)舛?.75%，由于該面構(gòu)造多無法使用傳統(tǒng)的高位瓦斯尾巷處理瓦斯，最佳方案施工高位抽放鉆孔。根據(jù)巷道的位置，在采面的溜子道施工一個(gè)反上至煤層頂板巖石，做為鉆機(jī)窩子，向采面的巖石裂隙帶布置鉆孔，共施工10個(gè)鉆孔，孔深平均85米，終孔位置在采面切眼頂板上方10-25米，使用80m3/min的移動(dòng)泵抽放、直徑159mm的PE抽排管路，抽出的瓦斯排放到專用排瓦斯巷道。實(shí)際生產(chǎn)中，該面供風(fēng)450m3/min，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.3%，高抽鉆孔起到了預(yù)想效果。

3.2實(shí)際情況分析與總結(jié)

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證：采用打高位抽放鉆孔來處理工作面瓦斯，在老頂垮落以前，抽放的瓦斯?jié)舛葮O低，只有3～5%，鉆孔在頂板巖石里，但當(dāng)工作面推進(jìn)20m以后，頂板垮落，鉆孔暴露，抽放的瓦斯?jié)舛却蟠笤黾樱话惴€(wěn)定在50%左右，最高達(dá)80%。瓦斯抽放率隨著工作面的向前推進(jìn)逐漸提高，最高為63.1%。

高位抽放鉆孔布置在裂隙帶煤層內(nèi)，抽放效果十分明顯，抽放率為28.7～63.1%，但又以237工作面其抽放鉆孔布置靠近回風(fēng)巷，抽放瓦斯量多，效果更加。因此，抽放鉆孔必須布置在裂隙帶，并以靠近回風(fēng)巷為宜。

4、結(jié)論

⑴利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯是一種較好方法。

⑵利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯，抽放瓦斯量多，抽放率高，抽放瓦斯?jié)舛却蟆?/p>

⑶高位抽放鉆孔布置直接影響抽放效果，因此，在布置鉆孔時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮。

⑷高瓦斯礦井運(yùn)用該方法處理工作面瓦斯，有利于生產(chǎn)管理和產(chǎn)量提高。

作者簡介：

陳富，男，1972年10月出生，2011年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，本科學(xué)歷，助理工程師職稱。