高位鉆孔在首采工作面瓦斯治理中的應(yīng)用分析

李 源

（山西陽(yáng)煤翼城石丘煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 翼城 045000）

在高瓦斯礦井的內(nèi)部，主要可以通過(guò)兩種方式來(lái)稀釋瓦斯的相對(duì)質(zhì)量。第一，通過(guò)有效的通風(fēng)方式來(lái)稀釋瓦斯質(zhì)量，從而更好地降低瓦斯的濃度，從而使得安全生產(chǎn)更好地進(jìn)行[1]。第二，可以采用抽放和通風(fēng)兩種方式來(lái)有效地降低瓦斯的濃度，進(jìn)而讓工作面內(nèi)部的瓦斯能夠更好地符合使用過(guò)程中的要求。本文通過(guò)引入實(shí)際案例，具體分析高位鉆孔在首采工作面瓦斯治理過(guò)程中的作用。

1 高位鉆孔和首采工作面的概念

1.1 高位鉆孔的概念

高位鉆孔指的是在回風(fēng)巷煤層的頂板進(jìn)行鉆孔施工的過(guò)程。在具體執(zhí)行的過(guò)程中，可以通過(guò)充分利用采空區(qū)內(nèi)部的裂隙空間來(lái)作為瓦斯流動(dòng)的通道。并在抽放和負(fù)壓的作用下來(lái)讓瓦斯更好地流向鉆孔。高位鉆孔的存在是為了能夠在短時(shí)間內(nèi)大量地抽取出瓦斯，并有效地解決瓦斯超限的問(wèn)題。

1.2 首采工作面的概念

一個(gè)煤礦的第一個(gè)工作面都可以被稱為首采工作面。任何一個(gè)礦井在聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)和改造之前，都必須通過(guò)運(yùn)用一個(gè)準(zhǔn)備的采面來(lái)更好地進(jìn)行操作。這就是首采工作面的概念。

2 某煤礦工作面的情況

某礦井屬于高瓦斯礦井，綜采工作面位于某煤礦內(nèi)部，走向約為1 004～1 035 m，傾斜長(zhǎng)度為220 m，面積為213 386 m3。主要位于+1 236～+1 145 m。該綜采面內(nèi)部丘陵地帶居多，且地面也無(wú)其他建筑物。該工作面的回采水平主要為+1 237 m，運(yùn)輸水平主要為+1 142 m。

3 抽采原理

在工作面下端進(jìn)行回采的過(guò)程中，煤層頂板的應(yīng)力會(huì)發(fā)生變化，區(qū)域內(nèi)部的圍巖也會(huì)產(chǎn)生壓力，煤層內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生裂紋。頂板在礦壓的作用下也會(huì)形成不同的“三帶”癥狀。煤層內(nèi)部的瓦斯在壓力的作用下會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)的現(xiàn)象。在推進(jìn)工作面的過(guò)程中，大量的卸壓瓦斯會(huì)從裂縫處流入到綜采工作面內(nèi)部。在開(kāi)采的過(guò)程中，尤其需要采用高位鉆孔的基礎(chǔ)上，將管材放置在10501 綜采工作面的附近抽放瓦斯，才能夠有效地降低工作面內(nèi)部瓦斯的濃度。在工作面內(nèi)部進(jìn)行回采時(shí)，可以將高位鉆孔的方式配合埋管的方式來(lái)進(jìn)行抽放。

4 布置高位鉆孔的抽放系統(tǒng)

根據(jù)此次10501 工作的具體情況，工作面形成之后進(jìn)行高位鉆孔設(shè)計(jì)，主要控制方式如下：先在孔深控制在150 m 之內(nèi)，再將孔洞控制在回風(fēng)巷向下30 m的位置。將鉆孔的長(zhǎng)度控制在60 m 內(nèi)部，每隔100 m布置一個(gè)鉆孔。再根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)確定鉆場(chǎng)的位置。最后將實(shí)際距離控制在4 578 m 左右。

可以先在10501 回風(fēng)巷內(nèi)部鋪設(shè)一段250 mm的瓦斯管路。之后再將瓦斯管路有效地埋在采空區(qū)的下面。將抽采管路的最前端確定為吸氣口，并運(yùn)用低壓瓦斯抽采技術(shù)來(lái)及時(shí)抽采瓦斯[2]。正是因?yàn)橥咚沟拿芏纫瓤諝庑?，所以可以在抽采區(qū)域內(nèi)部形成一個(gè)密封的瓦斯動(dòng)態(tài)系統(tǒng)?？梢栽诓煽諈^(qū)埋管的前端按照一個(gè)1.5 m 長(zhǎng)的立管，這樣才能夠有效地代替吸氣口，最終讓瓦斯抽采的工作能夠更好地進(jìn)行。下頁(yè)圖1 主要顯示了高位鉆孔布置的情況。

圖1 高位鉆孔布置示意圖（mm）

5 瓦斯抽采結(jié)果分析

在實(shí)際測(cè)試的過(guò)程中，需要根據(jù)工作面的推進(jìn)來(lái)有效地測(cè)試瓦斯抽放參數(shù)。圖2 為在高位走向水平鉆孔抽放瓦斯?jié)舛茸兓那€。圖3 主要為高位走向條件下鉆孔抽放瓦斯純量變化的曲線。大家可以通過(guò)分析兩個(gè)曲線內(nèi)部的數(shù)據(jù)得出相關(guān)的結(jié)論。

圖2 高位鉆孔抽放瓦斯?jié)舛茸兓€

從圖2 可以得知高位鉆孔瓦斯抽放的濃度介于11.23%～67.00%之間，平均抽放的濃度為39%[3]。從圖3 可以得知：抽放瓦斯的量將介于6.35～34.96 m3/min。從圖3 也可以知道高位鉆孔瓦斯抽放效果非常明顯，且平均的抽采率為82%。

圖3 高位鉆孔抽放瓦斯純量曲線

6 結(jié)語(yǔ)

高位走向鉆孔抽放瓦斯的效果非常好，不僅瓦斯抽放的濃度較高，且瓦斯抽放的量也較大，這樣才能夠更好地降低綜采工作面內(nèi)部瓦斯的涌出量。另外，尤其需要在結(jié)合今后工作中的具體情況來(lái)有效地進(jìn)行工作面內(nèi)部的瓦斯抽采工作。這樣才能解決工作面內(nèi)部普遍存在瓦斯超限的問(wèn)題。如果瓦斯超限的問(wèn)題過(guò)于嚴(yán)重，甚至?xí)苯佑绊懻Ｉa(chǎn)的進(jìn)行。因此，如果想要采用高位鉆孔抽放技術(shù)來(lái)進(jìn)行加工，增加埋管的抽放量顯得尤為重要。能夠有效地降低瓦斯向外部涌出，從而有效地減輕通風(fēng)的壓力，這樣才能夠讓綜采工作面的建設(shè)部變得更好，并更好地提升經(jīng)濟(jì)效益。