采空区高位钻孔抽采瓦斯技术创新与应用

采空区高位钻孔抽采瓦斯技术创新与应用

【摘要】7137工作面作为我矿主采工作面，开采期间，邻近层及采空区瓦斯大量涌向工作面，导致工作面上隅角及回风流瓦斯濒临临界值，严重制约矿井生产。根据采空区内瓦斯流动规律，考虑工作面与瓦斯抽采巷之间存在的“立体空间关系”，充分利用邻近巷道向采空区施工高位钻孔抽采采空区瓦斯，有效降低了工作面上隅角以及回风流瓦斯，为工作面安全、高效回采提供了有力的保障。

【关键词】高位钻孔；抽采巷；瓦斯抽采；效益

1 瓦斯抽采区概况

祁东煤矿71煤为突出煤层，7137工作面处于突出危险区，上距保护层61煤约41m，工作面采取上保护层开采，同时利用底板瓦斯抽采巷抽采被保护71煤层卸压瓦斯防突措施。7137工作面瓦斯涌出主要来源：一是邻近层（上覆63煤、下伏82、9煤）及采空区瓦斯；二是本煤层瓦斯涌出。本煤层预抽后，残余瓦斯含量为6.31m3/t；回采期间绝对瓦斯涌出量为18.58m3/min。

2 实施方案

传统高位钻孔是在风巷高位钻场向工作面方向施工顶板走向钻孔，钻孔呈扇形布置。该类瓦斯抽采钻孔随着工作面的推进，钻孔垂高变小，接近并逐步进入冒落带内。钻孔后期，主要抽出上隅角瓦斯，这时抽放浓度逐渐变小，直至钻场钻孔拆除失去作用。考虑到三采区东翼2#瓦斯抽采巷与7137工作面的位置及空间关系，利用2#瓦斯抽采巷向7137工作面采空区施工钻孔，抽采采空区及邻近层卸压瓦斯。此类钻孔控高稳定，受工作面采动影响小，抽采时间长，抽采效率高。

2.1 钻孔布置

根据顶板裂隙带发育形态、工作面推进度等因素，确定透7137工作面采空区钻孔每10m施工1个，孔径108mm，钻孔滞后工作面煤壁5～10m施工，终孔位置位于7137风巷下帮20m处，控高16～20m。

2.2 施工工艺

高位钻孔施工地点位于71煤底板层位的瓦斯抽采巷，平面位置外错工作面130m，开孔标高高于风巷25m，根据控高应施工俯角孔，现场施工过程中，存在钻孔穿煤排渣困难等难题，经讨论采用仰角孔施工，利用长钻孔施工跑偏的规律，改进施工工艺，增加钻孔向下偏移的概率，利用71煤顶板20m处63煤层作为标志层，对钻孔控高进行分析，以便有效抽采采空区瓦斯。

钻孔采用￠91mm钻头施工20m，然后用￠153mm钻头扩孔，退钻后采用￠

91mm钻头带扶正器保直施工至71煤，再次退钻，摘除扶正器换￠108mm钻头施工至孔底。钻孔施工完成后下￠108mm套管20m，采用“两堵一注”方式封孔。为防止71煤层塌孔堵塞钻孔，在￠108mm套管内下入￠50mmPVC套管过71煤不少于2m作为保障。

2.3 抽采距离要求

实际观测1#、2#高位钻孔，随着工作面推进，高位钻孔抽采瓦斯的浓度、纯量变化趋势如下：

由图可知：高位钻孔随着工作面推进，浓度及纯量呈逐渐递减趋势，当钻孔距工作面煤壁138.8m、145.5m时，钻孔浓度、纯量较低，且趋于稳定。结合矿井采空区开采工作面瓦斯治理经验，钻孔在距工作面煤壁100～120m时基本进入窒息带。因此，随着工作面回采，钻孔浓度、纯量随着距工作面煤壁疏远而递减，当高位钻孔距工作面煤壁150m时停抽，这样即能充分抽采采空区瓦斯，满足工作面回采期间瓦斯治理需要，又不会造成负压浪费，对采空区的防灭火也不造成影响。

此外，停抽钻孔兼作观察孔、措施孔，用来采集、分析采空区内气样，一旦出现异常，通过该孔向采空区内注水、注氮及液态CO2等，确保工作面安全、稳定生产。

2.4 抽采效果

通过邻近巷道向工作面采空区施工高位钻孔抽采采空区瓦斯技术的应用，明显减少了工作面的瓦斯风排量，杜绝了瓦斯超限，回风巷瓦斯浓度控制在0.3～0.5%，上隅角瓦斯浓度控制在0.7～0.9%，确保工作面安全回采，实现了工作面的稳产、高产。

3 效益分析

利用该方案治理采空区瓦斯，有效利用瓦斯抽采巷，避免采空区抽采钻孔在风巷施工，节省风巷高位钻场施工工程量，避免了风巷钻探与采煤交叉作业带来的安全隐患，为职工提供一个干净、整洁的作业环境；更为重要的是，该类钻孔控高稳定，受工作面采动影响小，抽采时间长，抽采效率高。

4 结论

通过对三采区东翼2#瓦斯抽采巷透采空区钻孔浓度、抽采量及上隅角、回风流瓦斯情况考察，证实了该瓦斯治理方法对于我矿这种工作面与瓦斯抽采巷之间存在“立体空间关系”的回采工作面确实可行、且高效，它有效降低了工作面上隅角以及回风流瓦斯，为工作面安全、高效回采提供了有力的保障。

目前，矿井主要利用开采保护层、瓦斯抽采巷施工穿层钻孔进行区域消突，

保护层工作面、被保护层工作面回采过程中，均可利用瓦斯抽采巷与工作面之间的位置及立体空间关系，进行采空区瓦斯治理，既减少了工作面施工高位钻场的岩巷工程量，同时避免了风巷钻探与采煤交叉作业带来的安全隐患；更为重要的是，该类钻孔受工作面采动影响小，抽采时间长，抽采效率高。

与此同时，瓦斯抽采巷内施工的透采空区钻孔可以作为防灭火一项重要途径，一旦出现发火征兆，可以通过钻孔向采空区内注水、注氮及液态CO2等，确保人员能够在相对安全的环境下进行火灾治理。

参考文献：

[1]李同意，彭担任，张仁贵.高位钻孔瓦斯抽放在回采工作面的应用[J].工业安全与环保，2008（4）.

[2]煤矿瓦斯综合治理技术手册[M].长春：吉林音像出版社，2003.