余吾煤礦瓦斯抽采鉆孔精細(xì)化管控措施的應(yīng)用

杜 康

(潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046103)

山西長(zhǎng)治余吾礦為高瓦斯礦井，多年來(lái)通過(guò)對(duì)抽采技術(shù)及抽采工藝的總結(jié)研究，確定了“掘前預(yù)抽、邊掘邊抽、采前預(yù)抽、邊采邊抽、采空區(qū)抽采”的瓦斯抽采方案，并先后建成了中央?yún)^(qū)、南風(fēng)井、北風(fēng)井三座永久瓦斯抽采泵站，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立采區(qū)抽采和高低濃度雙源瓦斯抽采體系。抽采鉆孔并網(wǎng)是瓦斯抽采系統(tǒng)重要核心，直接影響著整個(gè)瓦斯抽采系統(tǒng)的運(yùn)行，決定著瓦斯抽采的效果。目前礦井瓦斯抽采鉆孔主要存在的問(wèn)題有：

（1）抽采系統(tǒng)工程龐大，點(diǎn)多面廣，鉆孔后期管理難度大，效果差；

（2）鉆孔抽采濃度高低不齊，低濃度鉆孔缺乏有效的管理；

（3）鉆孔單孔濃度雖進(jìn)行定期觀測(cè)，但并未對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行整理分析，不能如實(shí)反映井下鉆孔抽采變化情況。

由于以上問(wèn)題的存在，導(dǎo)致余吾礦工作面平巷抽采混流大、濃度低，瓦斯抽采效率不高，平巷中抽采管抽采負(fù)壓損失嚴(yán)重，管路末端負(fù)壓不能滿(mǎn)足抽采要求。

1 N2103膠帶平巷精細(xì)化管控工業(yè)性試驗(yàn)

瓦斯抽采是一個(gè)系統(tǒng)龐大的工程，而抽采鉆孔是其重要組成部分，只有對(duì)抽采鉆孔進(jìn)行精細(xì)化管控，即以鉆孔觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理分析，輔以井下實(shí)際探究考察，找出每一個(gè)低濃度鉆孔問(wèn)題所在，并因地制宜地采取有效處理措施（如通孔、小角度帶抽等），加強(qiáng)問(wèn)題鉆孔管理，使得瓦斯抽采鉆孔管理由粗放型向精細(xì)型轉(zhuǎn)變，才能提高瓦斯抽采率，實(shí)現(xiàn)礦井高效抽采。

通過(guò)對(duì)井下低濃度鉆孔的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量和檢查，發(fā)現(xiàn)低濃度鉆孔多為堵孔、塌孔、串孔、漏氣鉆孔，串孔、漏氣鉆孔的抽采負(fù)壓多在鉆孔淺部就已消耗殆盡，堵孔、塌孔的抽采負(fù)壓則無(wú)法傳遞到鉆孔深部，從而導(dǎo)致鉆孔瓦斯抽出率低，抽采混流大，抽采濃度不高。為了探究平巷內(nèi)低濃度鉆孔對(duì)整個(gè)工作面抽采影響情況，2014年7月曾在該礦N2103膠帶平巷中進(jìn)行鉆孔漏氣排查處理、系統(tǒng)水堵排查處理、低濃度鉆孔及鉆場(chǎng)關(guān)閉處理等精細(xì)化管控提純?cè)囼?yàn)。試驗(yàn)表明對(duì)N2103膠帶平巷進(jìn)行鉆孔精細(xì)化管控后，平巷內(nèi)瓦斯抽采濃度、純流得到提升，瓦斯抽采效率提高，試驗(yàn)效果明顯。

在N2103膠帶平巷進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)時(shí)，巷道內(nèi)共施工624個(gè)鉆孔，包括23個(gè)邁步鉆場(chǎng)預(yù)抽鉆孔和486個(gè)順層平行孔，其中9個(gè)掘進(jìn)預(yù)抽鉆場(chǎng)已關(guān)閉或拆除，103個(gè)平行孔已拆除，剩余14個(gè)鉆場(chǎng)和383個(gè)順層平行孔在帶抽。由于平巷內(nèi)多數(shù)鉆場(chǎng)鉆孔抽采濃度及純流較低，順層鉆孔也多存在鉆孔堵塞、孔口漏氣、匯流管水堵、煤堵現(xiàn)象，部分鉆孔單孔濃度低于10%，平巷整體抽采濃度及純流不高。

1.1 瓦斯抽采參數(shù)觀測(cè)

為了解N2103膠帶平巷平行孔和鉆場(chǎng)的抽采情況，抽采一隊(duì)于2014年7月27日～31日對(duì)N2103膠帶平巷所有平行孔單孔濃度、鉆場(chǎng)抽采參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，并將測(cè)量結(jié)果進(jìn)行整理分析，分析發(fā)現(xiàn)26個(gè)平行孔單孔濃度低于10%，8個(gè)鉆場(chǎng)濃度低于10%且純瓦斯流量低于0.08%。鉆場(chǎng)帶抽數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 N2103膠帶平巷鉆場(chǎng)抽采參數(shù)

2014年8月1日對(duì)N2103膠帶平巷抽采鉆孔及系統(tǒng)進(jìn)行巡查，發(fā)現(xiàn)鉆孔漏氣，放水器漏氣、堵死，瓦斯管水大，煤墻漏氣等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)集中的巡查、維護(hù)，N2103膠帶平巷抽采系統(tǒng)存在的所有問(wèn)題基本得到解決。

8月2日對(duì)N2103膠帶平巷抽采參數(shù)進(jìn)行觀測(cè)，隨后關(guān)閉8個(gè)純流最低的鉆場(chǎng)，然后再次對(duì)濃度低于10%的26個(gè)平行孔進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)有15個(gè)鉆孔濃度顯著上升到10～80%，如表2所示。其余11個(gè)鉆孔單孔濃度仍低于10%，將該11個(gè)低濃度鉆孔關(guān)閉。

表2 N2103膠帶平巷部分單孔濃度對(duì)比表

1.2 試驗(yàn)效果考察觀測(cè)

待抽采穩(wěn)定后對(duì)平巷瓦斯抽采參數(shù)進(jìn)行再次觀測(cè)。關(guān)閉前后瓦斯抽采參數(shù)如表3所示。由表中數(shù)據(jù)可知，進(jìn)行精細(xì)化管控后，N2103膠帶平巷瓦斯抽采濃度提高了27.6%，純瓦斯流量提高了32.4%。

表3 N2103膠帶平巷試驗(yàn)前后抽采參數(shù)對(duì)比表

2 N1101膠帶平巷精細(xì)化管控工業(yè)性試驗(yàn)

根據(jù)在N2103膠帶平巷進(jìn)行的鉆孔精細(xì)化管控提純?cè)囼?yàn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)N1101膠帶平巷進(jìn)行了類(lèi)似試驗(yàn)。該平巷內(nèi)共有順層鉆孔338個(gè)，其中單孔濃度低于10%的鉆孔97個(gè)，用同樣的辦法將濃度10%以下的鉆孔全部關(guān)閉，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

如表4顯示，雖然6月21日的數(shù)據(jù)可能測(cè)得混合流量一個(gè)極值或者偏差，但并不影響本次試驗(yàn)。試驗(yàn)后抽采混量由69.45m3/min下降到46.89m3/min，抽采濃度由10.8%提升到19.8%，抽采純流由7.5m3/min提升到9.28m3/min，由此可見(jiàn)，N1101膠帶平巷鉆孔精細(xì)化管控提純?cè)囼?yàn)同樣效果顯著。

表4 N1101膠帶平巷鉆孔處理期間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

3 鉆孔精細(xì)化管控可行性分析

由N2103膠帶平巷、N1101膠帶平巷的兩次工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果可知，導(dǎo)致抽采鉆孔濃度低的原因有水堵、塌孔、堵孔、串孔、鉆孔。由煤層裂隙在工作面形成網(wǎng)，導(dǎo)致一孔漏氣整網(wǎng)癱瘓。

為實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔精細(xì)化管控的目的，可以對(duì)排查瓦斯抽采鉆孔可能存在的漏氣、煤堵、水堵等問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)關(guān)閉適量的低濃度鉆孔，對(duì)滯后工作面迎頭距離較遠(yuǎn)，抽采效果較差的邁步鉆場(chǎng)鉆孔進(jìn)行關(guān)閉回撤，可減少抽采管路負(fù)壓損失及系統(tǒng)漏氣，提高瓦斯抽采濃度及純流。

4 結(jié)論與建議

瓦斯抽采鉆孔精細(xì)化管控對(duì)提高瓦斯抽采率必要且可行。瓦斯抽采鉆孔精細(xì)化管控措施充分利用現(xiàn)有的抽采系統(tǒng)、抽采條件、抽采設(shè)備及抽采鉆孔，對(duì)瓦斯抽采鉆孔濃度進(jìn)行細(xì)節(jié)優(yōu)化來(lái)大幅度提高瓦斯抽采效率，進(jìn)而提高經(jīng)濟(jì)效益，為工作面快速掘進(jìn)及安全回采提供了保障。