高瓦斯薄煤層采煤工作面高位鉆孔瓦斯抽采技術

盧波

摘 要：在采礦生產活動當中，瓦斯問題嚴重威脅采礦安全，尤其是在高瓦斯薄煤層采礦工作面的瓦斯處理方面，需要采用高位鉆孔瓦斯抽采技術，將危害生產安全的瓦斯抽出。文章首先分析了采礦工作面瓦斯的主要來源，然后闡述了高位鉆孔瓦斯抽采技術的基本原理。最后，以某礦實際案例為研究對象，對高瓦斯薄煤層采礦工作面高位鉆孔瓦斯抽采技術進行探究。

關鍵詞：瓦斯抽采技術;薄煤層;高位鉆孔

0 引言

針對采礦生產中比較常見的瓦斯問題，采用瓦斯抽采技術是比較直接且有效的方法之一。針對礦井下工作面的瓦斯抽采，通常是使用鉆孔的方法。針對滲透率低、瓦斯高、環境復雜的工作面，高位鉆孔瓦斯抽采技術在實際應用中具有抽采效率高、工程量小、對工作面影響小的優勢。因此，在高瓦斯薄煤層工作面的瓦斯處理中，應科學實用高位鉆孔瓦斯抽采技術。

1 采礦工作面瓦斯的主要來源及危害

在很多地區，煤層的結構都具有多孔隙的特點，而這些空隙、孔洞將成為氣體流通、聚集的主要通道和空間。在人們對礦山進行開采之前，煤層、瓦斯流體以及圍巖之間處于相對平衡的狀態。而開采活動開始之后，地層結構的相對狀態、受力狀態遭到破壞，導致煤層之間的透氣性系數增加，進而形成卸壓帶[1]。在開采活動逐步深入的情況下，工作面后方將持續形成采空區。采空區附近受力狀況不均，導致圍巖出現裂縫、孔洞，導致瓦斯賦存、流動狀態受到影響，最終導致瓦斯大量涌入采空區、工作面。

瓦斯在采空區大量聚集，將會產生非常大的安全隱患。如果采空區圍巖受力失衡，或是瓦斯聚集達到一定量，很容易大量入侵工作面，危害施工人員的生命安全。瓦斯本身易燃易爆的特性，意味著一旦礦井開采工作面或周邊區域的瓦斯濃度達到一定水平，將很可能引發嚴重的安全事故，導致采礦工人生命健康安全及公共財產安全遭受嚴重損失。

2 高瓦斯薄煤層采礦工作面高位鉆孔瓦斯抽采技術的應用

2.1 工程案例

某礦當前正在進行5號礦層503工作面的回采，工作面的長度為130m。在該工作面，煤層厚度為0-2.5m，平局厚度為1.3m，埋深225-460m。經技術人員測得該工作面原煤瓦斯含量為3.91-10.51m3/t，瓦斯壓力為0.19-0.58MPa，煤層的透氣性系數為4.112-5.676㎡/MPa2·d。在該工作面區域內，生產企業使用的是綜合機械化采礦技術。

2.2 高位鉆孔瓦斯抽采技術概述

在針對礦山高瓦斯薄煤層開采工作面使用高位鉆孔瓦斯抽采技術時，技術單位對采空區使用全部垮落法進行處理，然后將區域分為裂縫帶、垮落帶、彎曲下沉帶。通常情況下，裂縫帶區域的瓦斯都符合卸壓增透條件，可以使用抽采技術對鄰近層的瓦斯[2]?？迓鋷毡槲挥诘V井開采層的上方位置，該位置普遍不能進行抽采鉆孔，常用埋管的方式對瓦斯進行抽采。彎曲下沉帶的卸壓程度比較低，特別是距裂縫帶比較遠的位置，抽采率更低。在針對礦層進行回采之后，區域內卸壓至鄰近層，因此而釋放的瓦斯會聚集于采空區，很容易從相關位置涌入工作面。相關研究表明，在礦井回采期間，鄰近層瓦斯涌出量可達到整個工作面瓦斯涌出量的一半以上，甚至可以達到80%之巨。顯然，在這樣的情況下，單單依靠預抽、風排的方式，無法確保工作面安全。

而采用高位鉆孔瓦斯抽采技術，可以對工作面上覆巖層、采空區瓦斯進行快速抽采，并且還能有效控制鄰近層的瓦斯涌出量。另外，在抽采的過程當中，還可以利用礦井下特殊的空間構造，拉動工作面下部空間瓦斯，進而可以促進采空區瓦斯重新分布，排除瓦斯超限、涌出風險，確?；夭晒ぷ靼踩玔3]。在針對工作面進行回采期間，當高位鉆孔的孔口距離工作面還有較長距離時，就可以開始抽采瓦斯。

2.3 高位鉆孔瓦斯抽采技術的實際應用

在本工程案例當中，技術人員對該某礦503工作面采場覆巖移動破壞的分帶規律進行了探究，明確了軟弱巖石垮落帶以及裂縫帶的實際情況。再結合相關條件，將高位鉆場布置在垮落帶和裂縫帶之間的區域，高度為該礦層頂板約12m處。基于實際經驗，礦井采空區周邊一般存在一個連通的離層裂隙發育區，經過測量分析確定其寬度為32m，而菜農高位鉆孔瓦斯抽采技術時，就是要將瓦斯抽離至該區域。因此，最大鉆孔位置應當距離礦井材料巷30m為宜。具體來講，第一組鉆孔定位應當位于距工作面開切眼150m左右的位置，并設置三個試驗鉆孔，用作觀察分析。

鉆孔布置方面，技術人員在503回風巷施工時，采用高位鉆孔瓦斯抽采技術，工作面的長度為130m。每組鉆孔的位置位于工作面機尾側，并按照10m的間隔進行分布[4]。終孔的高度是本案例5號礦層頂板上10m左右的位置，開孔的位置在503回風巷頂板位置。在實際施工中，鉆孔孔徑設定為95mm，傾角為8°，鉆孔的長度分別為80、85、90m。

3 結論

在礦山開采的瓦斯問題處理案例當中，通過使用高位鉆孔抽采技術，整個抽采過程的瓦斯量都經歷了上升、平穩、下降的過程，這說明了工作面各個位置的壓力對瓦斯抽采量有較大的影響。當工作面頂板壓力正常、裂隙充分發育的前提下，高位鉆孔瓦斯抽采技術的抽采量達到了較高的水準。當工作面遠離高位鉆孔的終孔附近時，瓦斯的抽采量逐步下降?？傮w來講，針對高瓦斯薄煤層采礦工作面面臨的瓦斯問題，根據實際情況合理采用高位鉆孔瓦斯抽采技術，將有效解決相關問題，規避瓦斯風險，為采礦安全生產保駕護航。

參考文獻：

[1]楊曉俊.高瓦斯薄煤層采煤工作面高位鉆孔瓦斯抽采技術[J].礦業裝備，2018（2）：36-37.

[2]呂旭明.采動裂隙帶高位定向長鉆孔瓦斯抽采技術的應用探析[J].技術與市場，2020，27（4）：106-107.

[3]白硯國.石港公司綜采工作面高位鉆孔抽采瓦斯技術[J].同煤科技，2020（1）：45-46+49.

[4]焦軍.頂板高位大直徑定向鉆孔抽采瓦斯治理技術應用研究[J].煤炭與化工，2019，42（12）：106-109.