霍爾辛赫3601工作面采空區抽采鉆孔階段性應用分析

楊海飛

(山西煤炭進出口集團煤業公司 晉東南分公司，山西 長治 046000)

3601工作面長度約807 m，切眼長度191 m。工作面于2019年2月15日開始回采，工作面采用雙U型通風方式，傾斜長壁后退式采煤方法，綜合機械化放頂煤回采工藝。工作面日進6～8 m，2019年3月30日，工作面已經回采173 m左右，上隅角瓦斯治理措施為在輔助回風巷施工高位鉆孔抽采采空區瓦斯的方法。通過頂板高位鉆孔抽采采空區，將向上隅角區域涌出瓦斯截流，從而達到控制上隅角瓦斯超限的目的。為了提高采空區瓦斯抽采效果，應盡量將抽采鉆孔布置在頂板巖層中，在輔助回風巷進行鉆孔施工[1-4]。

1 采空區高位鉆孔設計

采空區抽采鉆孔設計：采用平行鉆孔抽采采空區瓦斯，鉆孔間距為3 m，鉆孔開孔高度2 m，鉆孔長度128 m，鉆孔與輔回夾角為45°，鉆孔仰角為16°(考慮鉆孔下垂)，鉆孔水平投影距回風巷45 m，終孔距煤層頂板30 m。鉆孔直徑113 mm，鉆孔預計253個，總進尺32 384 m。采用“兩堵一注”囊帶式封孔技術，封孔長度12 m。

2 實際鉆孔施工情況

根據施工隊3601采空區鉆孔提供的實際施工參數，施工鉆孔傾角、方位角及深度與設計偏差不大，均按照設計層位施工。鉆孔施工情況見圖1。

圖1 3601采空區鉆孔施工(m)

3 抽采鉆孔分組導流管數據觀測

現觀測范圍分為7組，前3組于2019年3月初開始接抽并進行數據觀測，靠近工作面迎頭位置；中間有一段目前正在施工。然后，后4組鉆孔于3月23日開始接抽，3月24日開始進行數據觀測，后4組每3個鉆孔連接1個孔板，一共12個鉆孔[5]。數據觀測分組示意見圖2，采空區鉆場導流管抽采參數觀測數據(2 d進行一次數據觀測)見表1。

表1 采空區鉆場導流管抽采參數觀測數據

圖2 采空區抽采鉆孔數據觀測分組示意(m)

4 抽采數據與工作面推進度效果分析

3月15日，工作面推進80 m，此時第四組～第七組鉆孔還未接抽，已經接抽的鉆孔為第一組～第三組鉆孔。但此時已經推過第一組～第二組的位置，采空區部分已經垮落，鉆孔已經切斷。根據實測參數，鉆孔切斷前第一組、第二組鉆孔濃度大約在10%～20%，切斷后目前第一組～第二組的濃度下降較快，濃度只有2%～8%，混合量在8～15 m3/min范圍變化。第三組鉆孔此時抽采量及濃度均較大，濃度在15%～30%之間，混合量均在10 m3/min左右變化，單組純瓦斯量在1.5～3 m3/min。3月15日—3月25日，工作面早已經推過第一組至第三組鉆孔。3月25日開始觀測第四組至第七組鉆孔(23日左右接抽)；此時工作面推進到141 m位置，此4組鉆孔不同程度被切斷。從觀測的抽采數據分析，目前第四組至第七組鉆孔，抽采濃度在25%～45%之間波動，平均在30%以上，觀測單孔濃度平均在40%左右；抽采混合量為10～15 m3/min，平均14 m3/min；每組抽采純量在2～5 m3/min變化，平均3 m3/min左右。折算平均單孔純量在1 m3/min左右，此時抽采層位還不是太低，抽采的主要是卸壓瓦斯[6]。

3月29日左右，工作面推進到168 m，此時第四組鉆孔抽采濃度有較大變化，初步分析是工作面將抽采鉆孔全部切斷，導致鉆孔抽采的是老采空區瓦斯，因此濃度較低；對比分析工作面推進位置也證明了這一點，此時工作面剛好將第四組鉆孔完全切斷。

從目前所觀測及收集的資料初步分析，當工作面回采時，正常續接上的采空區鉆孔，單孔抽采濃度在40%左右，單孔抽采純量為1～1.5 m3/min。

工作面完全推過抽采鉆孔以后，抽采鉆孔被切斷，此時抽采濃度和抽采純量大幅度下降，每組抽采濃度為2%～8%范圍內，單組抽采純量在0.2～0.5 m3/min變化。

當工作面推過鉆孔30 m后，抽采濃度下降至1%～2%，單組抽采純量在0.15 m3/min左右。工作面推過鉆孔60 m左右，單組抽采濃度有所上升，逐步穩定在2%～4%，純流量穩定在0.2～0.4 m3/min[7]。

從觀測數據效果分析，按現在參數施工的采空區高位鉆孔，鉆孔距工作面30～60 m位置時，抽采的瓦斯濃度、瓦斯純量較高，抽采效果最好。工作面推進切斷鉆孔后效果不佳。工作面推過鉆孔60 m后，抽采濃度比較穩定[8]。通過瓦斯鉆孔抽采效果分析，總結鉆孔與工作面推進速度的關系，指導瓦斯鉆孔施工速度和超限距離，從而使抽采效果最大化，最大限度控制上隅角采空區瓦斯，保障工作面安全生產。