近距離下鄰近煤層群開采采空區瓦斯治理技術

張松

（貴州中嶺礦業有限責任公司，貴州 納雍 553302）

臨近煤層開采以及采空區內遺煤都會向采面涌出瓦斯，在風流梯度與通風負壓的作用下，其會向著工作面的方向聚集，最終導致支架間與上隅角之間的瓦斯超限較為頻繁。隨著科學技術的不斷更新與發展，采空區瓦斯治理技術取得顯著發展，但從近距離瓦斯煤層群開采條件來看，鄰近層卸壓瓦斯總量保持著不斷累積的趨勢，會不斷地向臨近回采工作面涌出瓦斯，因此，在煤層群開采條件下應從多方面對采空區瓦斯進行治理。

一、下鄰近煤層群瓦斯治理

（一）規律分析

開挖煤層后，此時處于應力中心的煤件的塑性將會被極大破壞。由于在此過程中圍巖被斷裂，整體性被破壞的情況下底板的應力將會被重新分配。而在工作面推進的環節中，受到嚴重破壞的圍巖將會逐漸下沉，并向采空區進行移動，從而形成過渡、被動與主動極限區。此時正處于主動極限區的煤巖在向采空區移動的過程中擠壓被動區煤巖直至使其破碎，甚至導致出現底鼓現象。

在開采環境下，發生底鼓現象將會使底板出現大量裂隙繼而導致鄰近層出現膨脹卸壓現象，推動了瓦斯沿采空區底部前進。而自下而上的碎巖順序使得采空區內氣體流動阻力明顯增大，在這種情況下想要進入到高位抽采的卸壓瓦斯無法達到進入會向回采空間涌出，其中的大部分處于上隅角，并處于聚集態勢。

（二）內錯迎向穿層鉆孔抽采瓦斯技術

在回風巷道與煤體相靠較近的地方后頂板出現的穿層鉆孔稱為走向高位鉆孔，其在通過垮落滯后最終進入到裂隙帶。而由于采動行為的出現使得煤層與走向高位鉆孔之間通過覆巖裂隙相互溝通，在負壓抽采的環境下使得卸壓瓦斯被攔截了大部分，少部分的采空區瓦斯也被抽取。在工作面的不斷推進過程中，由于高位鉆孔垮落的原因開采能力將被逐漸削減直至完全消失，致使有效抽采期被嚴重縮短。

在回風巷靠近煤體側面的向工作面逐漸推進后，按照采煤體與垮落帶順序依次穿越，最終形成內錯迎向穿層鉆孔進入到高抽巷內。其與高位鉆孔最明顯的不同就是方位角的方向是相反的，而高抽巷與回風巷道之間處于相互連通的狀態，形成的格局具有內錯特征。終孔端沿著開孔端方向的引流能夠在這一鉆孔的負壓動力下實現新式的抽采模式（鉆孔與高抽巷疊加）。在這一模式下由于抽采特性使得其不需要鋪設額外的管路，相對其余抽采模式具有工藝簡單的應用特征，同時保證了其經濟性與工藝應用的高效性。

在確定內錯迎向穿層鉆孔施工完畢后，在其開孔處應安放PVC 材質的抽采管，設置其長度為8 米、直徑為90 毫米，利用聚氨酯封堵5 米左右，并在安放的抽采管的管口位置安裝設計規格中要求的閥門，將閥門與防靜電軟管相連。在閥門關閉的情況下，內錯迎向穿層鉆孔能夠抽取瓦斯以最大限度降低煤層瓦斯的含量；而在工作面與鉆孔相鄰近的情況下，此時在上隅角放置防靜電軟管能夠起到防止超限的效果；而在煤體的鉆孔段則會在采煤機的作用下被切割，最終使得工作面的支架上方暴露了鉆孔巖石段，而在孔內負壓的作用下其會保持抽取瓦斯的持續性；在頂板來壓的條件下采空區覆巖將會隨著時間的推移而逐漸垮落，繼而達到最終預計的抽取效果，直至完全結束垮落其形態才會最終保持穩定。鉆孔階段雖然遭到了重創，但由于其本身與高抽巷之間處于連通狀態，氣體流向高抽巷的能力將會被快速提升，起到了抑制瓦斯向工作面與上隅角方向移動的作用效果。而由于內錯迎向穿層鉆孔表現為抽采端，想要保證百分百的有效抽采效果需要充分利用垮落規律以實現高抽巷的瓦斯抽取，最終降低上隅角與支架間的超限風險。

二、內錯迎向穿層鉆孔布置參數

應用全液壓坑道鉆機是常用的內錯迎向穿層鉆孔方式，鉆孔整體應遵循平行規律，確定直徑、方位角、平均孔長以及終孔點等的參數，使終孔點能夠處于高抽巷底板中線，使開孔與終孔間的間距應保持固定的施工標準，并在鉆孔施工完成后布置抽放管，在利用聚氨酯封堵管道后，就能夠按照對應順序按照閥門—防靜電軟管的順序對其進行安裝。

三、試驗效果

在某處瓦斯采礦區域應用頂高抽巷單一技術抽取采空區瓦斯后，在周期來壓過程中，發現其工作面內瓦斯的涌出量相較于以往有明顯增加。為進一步改善瓦斯治理亂象，采取內錯迎向穿層鉆孔方式后應按照固定距離對工作面進行鉆孔，并在后續操作中打開閥門，并將防靜電軟管與閥門拆卸，從而按照頂板的垮落順序，使抽采端始終位于高抽巷內。由于此時高抽巷與鉆孔相關參數已經融為一體，為方便后續統計需要對二者疊加抽采效果進行比較，以提升其鉆孔的應用效果。

四、結語

綜上所述，內錯迎向穿層鉆孔是在近距離下開發出的一種抽采采空區瓦斯的新型技術，從實際抽采效果來看，其不僅實現了防治工作面瓦斯超限，也通過調整鉆孔基層參數自由對瓦斯的涌出量進行控制，最大限度提升技術的應用效率。