定向長鉆孔在瓦斯治理中的應用

摘 要：針對袁店一井煤礦1015工作面瓦斯治理的需求，提出并實施了在工作面收作線外施工定向長鉆孔替代在機、風巷施工高位、攔截鉆孔治理工作面瓦斯，避免了工作面過高位鉆場時的瓦斯隱患，提高了鉆孔利用率。

關鍵詞：定向長鉆孔；瓦斯治理；高位鉆孔；攔截鉆孔

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.13.091

1 引言

隨著瓦斯治理設備、技術的不斷進步，瓦斯治理的方式也不斷發生著變化。大孔徑超長定向鉆孔綜合瓦斯抽采技術是治理工作面瓦斯隱患的一項新的技術途徑[1]。

2 工作面概況

袁店一井煤礦屬突出礦井，1015工作面位于10煤層突出危險區，實測最大瓦斯壓力4MPa，實測最大瓦斯含量8.9974 m3/t。煤層厚度平均4.0m，屬于賦存穩定厚煤層。工作面里段走向長80 m，傾斜寬115 m；外段走向長276m，傾斜寬225m。回采上下限標高-742.1～-658.1m。

1015工作面開采10煤層，上覆有72、81、82煤層（中組煤），與10煤層間距平均84 m，具有瓦斯壓力大、含量高的特點。工作面回采期間中組煤卸壓瓦斯可通過裂隙涌入工作面，對回采瓦斯管理帶來較大難度。

3 工作面瓦斯綜合治理措施

煤礦瓦斯災害治理是一個綜合的過程，往往需要多種抽采方法的配合才能保證煤礦的安全回采[2]。基于瓦斯應抽盡抽的理念，結合1015工作面實際情況，前期預抽煤層瓦斯消除突出危險性，后期綜合治理相結合的采煤工作面“全方位立體式”瓦斯綜合治理措施，采用“地面與井下抽采相結合，穿層和順層抽采相結合、保護層開采與卸壓抽采相結合”的瓦斯綜合抽采模式[3]。即采用不同形式對回采工作面原始瓦斯預抽以及回采期間的瓦斯抽采，包括穿層鉆孔、順層鉆孔、高位鉆孔、攔截鉆孔、地面井和上隅角埋管抽采等[4-5]。下面重點介紹高位、攔截鉆孔的施工及創新措施。

3.1 傳統瓦斯治理措施

突出危險區域10煤層工作面高位、攔截鉆孔均在機、風巷施工。在工作面機、風巷自切眼向外每隔100m各施工一個高位鉆場，在鉆場內施工高位、攔截鉆孔。高位鉆孔在風巷施工，壓茬30m；攔截鉆孔在機、風巷均施工，壓茬40m。當工作面回采至高位鉆場10-15米時，必須將該處抽采鉆孔管路拆除，對鉆孔進行封孔注漿，同時打開下一個高位鉆場的鉆孔抽采工作面瓦斯。該方式存在以下幾個問題：（1）鉆孔在機、風巷施工與工作面回采平行作業，安全管理難度大；（2）鉆孔利用率低，工作面回采至鉆場前10-15米，鉆孔必須拆除封孔；（3）工作面過兩組鉆孔搭茬期間，抽采效果差，可能導致工作面瓦斯超限事故；（4）工作面過攔截鉆孔時要求鉆孔封孔至冒落帶以上，實際封孔效果不理想，攔截鉆孔進入采空區后形成瓦斯通道，易將中組煤卸壓瓦斯導入工作面，給工作面瓦斯管理帶來難度。

3.2 創新瓦斯治理措施

為避免工作面回采過程中出現上述4種問題，在工作面收作線外施工定向長鉆孔替代在機、風巷施工高位、攔截鉆孔治理工作面瓦斯，避免了工作面過高位鉆場時的瓦斯隱患，提高了鉆孔利用率。

（1）定向高位鉆孔抽采。在1015工作面收作線外的10煤層頂板上2m處施工一個高位鉆場，采用千米定向鉆機施工4個定向長鉆孔作為高位鉆孔，鉆孔終孔位于10煤頂板20～30 m，抽采工作面采空區瓦斯，單孔深度300m，總工程量1200m。

（2）定向攔截鉆孔抽采。在1015工作面收作線外10煤層頂板上2m處施工一個攔截鉆場，利用大功率千米定向鉆機按照30m×30m的鉆孔間距施工定向攔截鉆孔，抽采中組煤卸壓瓦斯，單孔深度最大400m，總工程量13500m。

4 綜合瓦斯治理效果

回采過程中通過監測系統自動計量顯示及人工測定獲得工作面高位鉆孔、上向攔截孔抽采參數，具體參數如表1所示。

根據上表可知，1015工作面在回采期間定向高位、攔截鉆孔累計抽采瓦斯469.7萬m?，瓦斯抽采純流量最大達57.65m?/min。

在工作面收作線外的高位、攔截鉆場施工定向高位、攔截鉆孔，抽采效果好，且工作面回采時還減少了高位鉆場工程量及避免了工作面過高位鉆場時的瓦斯隱患。

5 結論

（1）針對袁店一井煤礦1015工作面瓦斯治理的需求，提出并實施了在工作面收作線外施工定向長鉆孔替代在機、風巷施工高位、攔截鉆孔治理工作面瓦斯，避免了工作面過高位鉆場時的瓦斯隱患，取得了良好的效果。

（2）定向高位、攔截鉆孔可以長期發揮作用，鉆孔利用率大大提高，有利于中組煤瓦斯抽采，為下一步中組煤安全開采創造了條件。

（3）為下一步千米定向鉆機施工長距離定向鉆孔積累經驗，具有積極的推廣運用價值。

參考文獻：

[1]王明，方新秋，許瑞強，et al.大孔徑超長定向鉆孔綜合瓦斯抽采技術[J].煤炭工程，2011（05）：46-48.

[2]程遠平等.煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實踐與作用[J].采礦與安全工程學報，2006（23）：389-392.

[3]程遠平等.煤礦瓦斯防治理論與工程應用[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010.

[4]孫明闖等.高瓦斯突出工作面瓦斯治理措施及效果分析[J].煤炭工程，2013（05）：59-61.

[5]陳中.立體、多層次瓦斯綜合治理技術在高瓦斯綜采工作面的應用[J].煤礦現代化，2006（02）：31.

作者簡介：袁冬冬（1985-），男，河南洛陽人，本科，研究方向：煤礦瓦斯治理。