賀西礦3412 工作面“以孔代巷”瓦斯抽采技術應用

田向東

（汾西礦業集團通風管理部，山西 介休 032000）

0 引言

瓦斯超限是威脅礦井安全生產的重要因素，隨著礦井采掘機械化程度的提高、技術的進步、生產水平的延伸和采掘強度的加大，礦井瓦斯涌出量增大，瓦斯超限現象頻繁發生，尤其是采煤工作面上隅角瓦斯超限問題尤為突出，給礦井安全生產帶來嚴重威脅。因此，分析采煤工作面上隅角的瓦斯來源、超限原因，找出解決問題的具體方法和措施，積極探索新的瓦斯治理技術，對礦井安全生產有十分重要的意義[1-4]。針對賀西礦3412 工作面的瓦斯超限治理難題展開研究，創新性的應用“以孔代巷”瓦斯抽采技術，較好的解決了工作面瓦斯超限問題。

1 工程概況

賀西煤礦位于山西省河東煤田中段，離柳礦區西南部，距柳林縣城東南15 km，井田面積18.908 km2。礦井批準開采3#、4#煤層，屬于帶壓開采礦井，水文類型為中等。全礦井絕對瓦斯涌出量為73.34 m3/min，相對瓦斯涌出量14.09 m3/t，礦井鑒定為煤與瓦斯突出礦井。開采煤層自燃傾向性等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性。工作面采用綜合機械化采煤工藝，采煤方法采用走向長壁后退式，頂板管理采用全部垮落法處理采空區頂板。3412 工作面開采山西組4#煤層，結構簡單，玻璃光澤，屬半亮—光亮型煤，煤厚一般為1.58 m，與4#上煤層合并時煤厚3.5 m。煤層含有夾矸1 層，厚度0.1～0.5 m。本工作面西側為4#煤大巷；東側為4#煤層不可采區域（煤厚度不可采），距井田邊界740 m；南側為3414 實體煤，北側為3410 采空區；上部為3312 采空區。

工作面在回采過程中，頻繁出現上隅角瓦斯超限問題，常用的防治方法包括在上隅角臨時掛擋風簾、增大回采工作面風量、上隅角埋管抽采瓦斯等。但因3412 工作面瓦斯涌出量較大，使用臨時處置手段并不能徹底解決上隅角瓦斯超限問題，還需要針對具體的地質生產條件進行專項瓦斯治理。

2 3412 工作面瓦斯涌出規律分析

綜采工作面瓦斯來源復雜，造成上隅角瓦斯超限的原因也是多方面的，分析工作面的瓦斯涌出規律，上隅角積聚大量瓦斯的來源主要包括以下三個方面[5-7]：

1）本煤層瓦斯涌出。本煤層煤體存在著大量的裂隙，處于開放狀態，其內蘊含的瓦斯會沿裂隙向上隅角的空間涌出。又包括煤壁瓦斯涌出及落煤瓦斯涌出兩部分，煤壁瓦斯涌出主要受煤壁暴露時間、煤層透氣性以及瓦斯賦存濃度等因素影響，而落煤時的瓦斯涌出量總是大于從事其他工序時的瓦斯涌出量。

2）鄰近煤層瓦斯涌出。受本工作面采動影響，鄰近煤層裂隙會發生拓展，并產生新的裂隙，鄰近煤層內蘊含的瓦斯會通過這些裂隙涌入本工作面，而且這種類型的瓦斯涌入會持續不斷的發生，在遇到斷層等地質構造時通道得到擴展，更容易造成本工作面瓦斯超限。

3）采空區瓦斯涌出。采空區瓦斯涌出是造成工作面瓦斯超限的主要原因，采空區瓦斯涌出細分來源，又可分為本工作面采空區瓦斯涌出、本煤層鄰近工作面采空區瓦斯涌出、鄰近的上下煤層采空區內瓦斯涌出，采空區內遺留煤柱及大量采落煤炭，會持續釋放出瓦斯，鄰近采空區內瓦斯一旦有裂隙與本工作面導通，積聚的大量瓦斯會迅速涌入，造成工作面瓦斯超限。

3 “以孔代巷”瓦斯抽采方案設計及應用

3.1 瓦斯抽采方案設計思路

高瓦斯礦井及突出礦井綜采工作面回采期間，隨煤層的采落及巖層的垮落，工作面瓦斯從煤層、巖層裂隙向采空區流動，采空區瓦斯隨著工作面通風向采煤工作面涌出，影響工作面上隅角瓦斯濃度，可通過高位裂隙帶鉆孔將瓦斯抽出，從而解決工作面上隅角及回采巷道瓦斯超限問題。而且高位裂隙帶鉆孔施工快，成本費用低，使用定向鉆機施工大孔徑高位走向裂隙帶長距離鉆孔，對裂隙帶瓦斯進行抽采，確保工作面安全回采，實現“以孔代巷”瓦斯抽采。

3.2 “以孔代巷”瓦斯抽采方案設計

結合鄰近的3410 工作面低位高抽巷抽采方案設計及效果分析，設計3412 工作面“以孔代巷”瓦斯抽采方案，在3412 材料巷右幫設計6 個鉆場，鉆場硐室尺寸為8 m×5 m×2.7 m，設計從距離3412 材料巷C1 點后13 m 處，即距皮帶巷平距45m 處開始施工第一個鉆場，以后每隔200 m 施工一個鉆場，共施工6個鉆場。每個鉆場內布置7 個鉆孔，孔徑153 mm，鉆孔開孔高度1.5 m，鉆孔間距1 m，鉆孔孔深設計為320 m。

3.3 瓦斯抽采應用及效果評價

使用ZYWL-13000DS 定向鉆機施工大孔徑高位走向裂隙帶長距離鉆孔，鉆孔開孔后以仰角鉆進至終孔高度后，繼續保持層位鉆進至設計深度。在鉆孔施工過程中，不斷優化設計鉆孔軌跡參數，確保鉆孔層位位于裂隙帶內，單孔濃度為7%～12%，日抽瓦斯量達到4 300 m3左右，瓦斯抽放效率能達到50%，且施工鉆孔及抽采費用僅為高位瓦斯抽采巷的1/6，施工速度快，成本費用低，達到防治上隅角瓦斯超限目標。

4 結語

高瓦斯礦井實施瓦斯抽采是較為有效的瓦斯治理措施，對賀西煤礦3412 工作面瓦斯涌出規律進行分析，造成上隅角瓦斯超限的原因主要包括本煤層瓦斯涌出、鄰近煤層瓦斯涌出、采空區瓦斯涌出三個方面。根據瓦斯涌出規律及來源分析，針對性的設計了“以孔代巷”瓦斯抽采方案，并對鉆場布置、鉆孔參數、抽放參數等進行設計，日抽瓦斯量達到4 300 m3左右，回采期間瓦斯抽采率能達到50%以上，礦井瓦斯抽采系統運行穩定可靠，瓦斯抽采工作有效推進，上隅角瓦斯超限得到有效治理，“以孔代巷”瓦斯抽采方案適用于賀西煤礦防治瓦斯的技術體系，實現了安全生產。