下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術在下行風綜采放頂煤工作面的應用

李天軍 汪 宇 路 鵬

（遼寧省鐵嶺市調兵山市鐵煤集團大平礦，遼寧 鐵嶺112700）

大平礦位于三臺子煤田西部，屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險性，爆炸指數為47.12%。煤層具有自燃傾向性，發火期為1～3個月。煤質工業牌號為長焰煤，黑色，瀝青光澤，條帶狀結構，塊狀構造，貝殼狀斷口或平坦狀斷口，質脆，以亮煤為主，暗煤次之，在亮煤條帶中常見兩組垂直層面的內生裂隙，煤層與頂板一般為整合接觸。煤層透氣性差。直接頂:黑褐色油頁巖，19.0～24.0，油頁巖結構致密，細膩，無裂隙，以泥質成分為主，層狀結構，易風化，風化后呈餅狀，干后粉碎崩解。直接底:砂巖、泥巖。

N1S2綜放工作面走向長度1327.5m，傾斜長度259m。煤層傾角6～9度。本工作面采用走向長壁綜采放頂煤采煤法。采高2.9m，截深0.8m，1煤層單采段放煤高度5.38m，采放比1:1.9，1、2層煤合采段放煤高度不超過8.7m，采放比不大于1:3，放煤步距0.8m。放煤方式一刀一放、三輪、循環、順序、等量的放煤方法。全部垮落法管理采空區。

1 下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術方案

圖1 N1S2綜放面下隅角頂板預置鉆孔布置圖

N1S2綜放工作面進風巷標高-331.7m，回風巷標高-357.2m，工作面傾角6～9度，屬下行通風。工作面于2008年11月開始回采，回采過程中絕對瓦斯涌出量為8.5m3/min。工作面開采后，發現1號過渡支架至10號支架段頂板存在瓦斯積聚超限現象。經現場檢查分析，瓦斯來源于采空區，由于工作面下行通風，瓦斯在采空區內由下至上向機頭方向移動，再通過頂板裂隙通道由1號過渡支架至10號支架段頂板滲出，造成此段頂板出現瓦斯積聚超限現象。發現此問題后，先后采用了風障法和架間風水混合噴霧法進行處理，但效果均不理想。經過現場勘查與研究分析，決定采用工作面下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術，解決了機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。

2 下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術應用

2.1 下隅角頂板預置鉆孔的施工工藝

在工作面下隅角每隔20m向頂板垂直施工一個瓦斯抽采鉆孔。鉆孔距下幫煤壁500mm，直徑∮108mm鉆孔，長度3～5m，鉆孔終孔位置在采空區冒落帶內，插入直徑∮89mm帶花孔鐵管,外接∮108mm鐵管做為采空區預置瓦斯抽采管路，通過分支管與抽采干管連接，待其進入采空區后進行抽采。采空區內始終保持2趟管路進行抽采，每根支管均有獨立控制閥門和觀測孔。鉆孔施工布置見圖1。

2.2 工作面下隅角封堵

為避免下隅角向采空區大量漏風，造成高濃瓦斯帶發生飄移，影響瓦斯抽采效果，在下隅角端1號支架與下幫間建筑封堵墻。封堵墻采用裝碎矸石的編織袋砌筑，要求與幫頂接嚴接實，不留孔洞。工作面每推進一個循環重新砌筑一次，保證建筑質量，減小下隅角向采空區漏風。

2.3 瓦斯抽采系統改造

在工作面進風巷接設一趟瓦斯抽采管路與井下瓦斯抽放泵連接，管路長1200m，直徑∮200mm，管材為PE管。管路末端分出2路∮108mm支管，支管與采空區預置抽采管路連接。支管分別設置獨立控制閥門和觀測孔，可根據每路支管內瓦斯濃度調整瓦斯抽采量，保證瓦斯抽采效果。

3 下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采效果分析

N1S2綜放工作面采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后，徹底解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。由于下隅角頂板預置鉆孔的瓦斯抽采，提高了工作面的瓦斯抽采率，降低了工作面的風排瓦斯量，有效地保證了工作面的安全、高效生產。

（1）解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后，工作面機頭段頂板瓦斯濃度由1.5%～1.8%降至0.3%～0.6%，徹底解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題，保證了采煤工作面安全生產。

（2）提高了工作面的瓦斯抽采率。下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯量達到2.9～3.8m3/min，工作面抽采總量達到4.8～6.5m3/min，增加了工作面的瓦斯抽采量，使工作面的瓦斯抽采率達到35%以上。

（3）降低了工作面的回風流瓦斯濃度。由于抽采量的增加，工作面的風排瓦斯量減小，使工作面回風流瓦斯濃度降低，工作面回風流瓦斯濃度由原來的0.5%～0.6%降為0.2%～0.3%，促處了采煤工作面安全生產。

（4）提高了工作面產量。采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯前，工作面日產量為1.1～1.2萬噸，而采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后，工作面日產量為1.5～1.6萬噸，大大提高了工作面產量。

4 結論

N1S2綜放工作面在采用下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術后，徹底解決了下行風采煤工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題，有效地保證了工作面的安全、高效生產。

（1）下行風采煤工作面下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術，要確保鉆孔的終孔位置處于采空區冒落帶內，采空區內抽采步距保證在10～30m之間。

（2）根據支管內瓦斯濃度調整支管瓦斯抽采流量，即能保證最佳的抽采效果，又能防止過度抽采引起采空區煤炭自然發火。

[1]王海鋒，程遠平，沈永銅，劉海波.高產高效工作面頂板走向鉆孔瓦斯抽采技術[J].采礦與安全工程學報，2008-06-15.