高瓦斯礦井本煤層工作面瓦斯治理方案分析

何盼盼 段紹平

摘 要：針對某工作面瓦斯含量高的問題，提出工作面均進抽采防突方案和具體措施，并就工作面推進過程中瓦斯?jié)舛绒D換評判標準進行說明。實踐證明，瓦斯評價單元內(nèi)的最大可解吸瓦斯量為5.1523m3/t，不超過安全回采允許標準5.5m3/t，工作面殘存瓦斯壓力小于0.74MPa，滿足回采前煤的可解吸瓦斯量指標。

關鍵詞：高瓦斯礦井；瓦斯抽采；方案；等級轉換；措施

1 工程概況

某工作面位于某采區(qū)，工作面預計瓦斯含量在6.5m?/t～9.8m?/t，根據(jù)某采區(qū)煤層底板等高線圖顯示，該風巷掘進區(qū)域位于一向斜構造軸部，向斜傾伏方向為正北。另該風巷掘進前方及附近有多個瓦斯抽采井，要做好防治工作。

2 工作面掘進抽采、防突方案設計

某工作面掘進期間嚴格按照《瓦斯分級管理規(guī)定》執(zhí)行，根據(jù)掘進期間測得的瓦斯參數(shù)確定該區(qū)域的瓦斯等級，再采取相應的抽采措施。

2.1 巷道開口

工作面風巷、運巷、切眼開口位置需根據(jù)K1值、瓦斯含量和壓力進行確定。若W<8m?/t、P0<0.74MP、K1<0.4，方可開口，若有不符合指標的，則在開口位置按照每平米1個打釋放孔進行釋放。

2.2 巷道掘進

巷道在掘進過程中根據(jù)瓦斯參數(shù)將巷道劃分為A級區(qū)域、B級區(qū)域、C級區(qū)域，根據(jù)不同的區(qū)域采取相應的抽采措施，具體如下：

1）A級區(qū)域。采區(qū)正頭預抽鉆孔+鉆場護幫預抽鉆孔措施。掘進期間，巷道內(nèi)按照步距40m（同幫鉆場間距80m）布置邁步鉆場，邁步鉆場內(nèi)寬4m、外寬6m、深4m、與巷道等高的等腰梯形鉆場。每個鉆場施工6個鉆孔（其中6#孔為超前探孔），鉆孔深度：5#孔為111m、6#孔為121m，其余鉆孔深度為110m；鉆孔方位角：5#、6#孔與巷道中線成7°角，其余鉆孔與巷道中線一致。新鉆場掘成之前，前一個鉆場內(nèi)的鉆孔必須完成施工。新鉆場施工完成后巷道掘進10m，新鉆場內(nèi)開始施工鉆孔，保證掘進工作面有不少于20m長的超前護幫鉆孔。同時，巷道正頭施工15個抽采鉆孔（其中9#、11#孔為超前探孔，孔深為120m，方位角與巷道中線一致），其余鉆孔深度110m，鉆孔方位角與巷道中線一致，在施工過程中先施工超前探孔后施工抽采孔。

根據(jù)正頭鉆孔預抽效果，預測正頭鉆孔預抽范圍內(nèi)煤層瓦斯含量降到小于8m?/t預抽時間，到達預抽時間后（滿足最后一個抽采孔帶抽后預抽時間不少于10天），抽采量衰減到10天內(nèi)最大抽采量的30%以下，檢驗合格后方可掘進，允許掘進距離為有效鉆孔長度為20m。在迎頭抽采鉆孔有效范圍內(nèi)，每8m測定一次鉆屑量解吸指標K1值，每20m測定一次煤層瓦斯含量。若K1值≥0.4或瓦斯含量W≥8m?/t，在工作面正頭按每平方米2個施工釋放孔，釋放孔的孔徑為42mm、孔深13m；釋放48小時后，如測得K1值<0.4、瓦斯含量W<8m?/t，則允許掘進8m（效果檢驗孔預留2m的超前距離）。若K1值仍≥0.4或瓦斯含量W≥8m?/t時，繼續(xù)釋放48小時，直到K1值、瓦斯含量符合要求。

2）B級區(qū)域。采取鉆場護幫預抽鉆孔+正頭釋放鉆孔措施。掘進期間，巷道內(nèi)按照步距40m（同幫鉆場間距80m）進行布置邁步鉆場。邁步鉆場內(nèi)寬4m、外寬6m、深4m與巷道等高的等腰梯形鉆場；每個鉆場施工4個鉆孔（其中4#孔為超前探孔，3#鉆孔深度111m、4#鉆孔深為121m，3#、4#鉆孔方位角與巷道中線成7°角，1#、2#鉆孔深度為110m，鉆孔方位角與巷道中線一致），鉆孔采用Φ94mm的鉆頭施工，在施工過程中先施工超前探孔后施工抽采孔。新鉆場掘成之前，前一個鉆場內(nèi)的鉆孔必須完成，新鉆場施工完成后巷道掘進10m，新鉆場內(nèi)開始施工鉆孔，保證掘進工作面有不少于20m長的超前護幫鉆孔。同時，工作面正頭必須按每平方米1個施工釋放孔，釋放孔的孔徑為42mm、孔深13m，允許掘進8m。

3）C級區(qū)域。當工作面處于C級區(qū)域時，每50m測一次瓦斯含量W、工作面瓦斯涌出量。

2.3 工作面瓦斯等級轉換

1）瓦斯區(qū)域由低向高轉換。在掘進作業(yè)過程中，C級區(qū)域或B級區(qū)域出現(xiàn)一次瓦斯參數(shù)、特征（瓦斯含量W及Q值）中任意一個超過本等級區(qū)域要求，該等級區(qū)域隨之升級為下一個等級區(qū)域，并執(zhí)行相應的瓦斯治理措施。當C級區(qū)域升級為B級區(qū)域時，在工作面迎頭兩側布置雙翼鉆場，工作面一側鉆場鉆孔深度為110m，另一側鉆場鉆孔深度為70m，作為超前探的鉆孔另外增加10m。當工作面掘進40m時，在工作面短孔側施工鉆場并按照相對高瓦斯區(qū)域要求打設抽采孔，隨后按照40m施工邁步鉆場。當B級區(qū)域升級為A級區(qū)域時，在距工作面最近鉆場內(nèi)施工6個鉆孔，同時在工作面迎頭另一側布置鉆場，并按照A級區(qū)域在工作面正頭及鉆場內(nèi)打設抽采孔進行預抽。向前掘進時，繼續(xù)按照40m施工邁步鉆場。

2）瓦斯區(qū)域由高向低轉換。A級區(qū)域降級為B級區(qū)域：在掘進作業(yè)過程中，A級區(qū)域在迎頭有效抽采鉆孔范圍內(nèi)每天4點班測得的K1值<0.4，掘進至50m時，如測得瓦斯含量<10m3/t，在后連續(xù)掘進50m范圍內(nèi)測得K1值均<0.4，且瓦斯含量2次（掘進20-30m時一次，掘進40-50m時一次）均<10m3/t，則A級區(qū)域降級為B級區(qū)域。B級區(qū)域降級為C級區(qū)域：在掘進作業(yè)過程中，B級區(qū)域采取措施允許掘進后，在迎頭有效抽采鉆孔范圍內(nèi)每天4點班測得的K1值<0.4，掘進至50m時，測得瓦斯含量<8m3/t，隨后連續(xù)掘進50m范圍內(nèi)測得K1值均<0.4，且瓦斯含量、瓦斯涌出量2次（掘進20-30m時一次，掘進40-50m時一次）均滿足W<8m3/t、Q<3m3/min時，則B級區(qū)域降級為C級區(qū)域。

3 工作面回采抽采及回采防突措施

3.1 工作面采前預抽

為了降低某工作面回采過程中的瓦斯涌出量，保證該工作面回采順利進行，設計在該風巷、運巷施工采前預抽孔。鉆孔覆蓋范圍為新切眼停采線至切眼南側20m，鉆孔在工作面內(nèi)交叉10m，鉆孔與巷道中線夾角為85°，鉆孔間距為3m，鉆孔開孔高度為1.8m，鉆孔直徑為94mm，設計深度120m。

3.2 上隅角埋管抽采

工作面上隅角進行埋管抽采，上隅角的管路引自風巷的Φ325瓦斯管，為一趟4寸PVC管，在管上打上篩孔將該PVC管埋入老塘。隨著工作面的推進埋入老塘的PVC管也要跟著往外回，若出現(xiàn)PVC管壓裂、壓扁的情況則該段管中止外回，待全部埋入老塘后重新埋新管。

3.3 臨近工作面掘進預抽

在該風巷西為下個工作面打設掘進預抽孔，保證下個工作面的順利掘進，掘進預抽鉆孔開孔位置與該工作面停采線保持一致，開孔高度為1.8m，鉆孔傾角為0°（鉆孔傾角根據(jù)煤層坡度進行適當調整），鉆孔直徑為120mm，方位角為90°，與巷道垂直，鉆孔深度為70m。

4 結語

實踐證明，某工作面瓦斯抽采基礎條件達標，該工作面抽采鉆孔有效范圍界定及抽采鉆孔均勻程度評價滿足評判要求，評價單元內(nèi)的最大可解吸瓦斯量為5.1523m3/t，小于安全回采允許標準5.5m3/t，對應工作面日產(chǎn)量為4001～6000t，殘存瓦斯壓力為0.1568MPa<0.74MPa，滿足回采前煤的可解吸瓦斯量應達到的指標，工作面瓦斯抽采措施安全有效。

參考文獻

[1]范志勝.招賢礦井首采區(qū)瓦斯抽采設計[J].陜西煤炭，2013，32（06）：61-62+69.

[2]王增全.高瓦斯工作面立體瓦斯抽采技術[J].煤炭科學技術，2013，41（10）：86-89.

作者簡介

何盼盼（1991-），男，湖南韶山人，畢業(yè)于湖南安全技術職業(yè)學院，大專，助理工程師，研究方向：煤礦開采技術。