地质勘探工程分公司张集北区钻机工区
摘要：随着综采放顶煤工艺、机械化开采技术等广泛应用，煤炭生产规模不断扩大，开采强度不断增高，由此造成采空区面积大、采空区丢煤总量大等问题，导致综放工作面瓦斯涌出量居高不下。另一方面，工作面上隅角是采空区风流漏风汇集处，且风流在通过上隅角区域时风速较小，极易在局部形成紊流区和涡流区，形成上隅角瓦斯积聚，引发超限报警，直接影响工作面推进速度，制约生产。针对常规开采工作面上隅角瓦斯治理，依据卸压增透瓦斯抽采和抽采钻孔周围瓦斯流动的本构方程等理论，采用回采前强化预抽、煤层增透、穿层钻孔和吊挂风障挡风墙等治理措施，对上隅角瓦斯防治取得了一定效果。低瓦斯含量煤层在高开采强度下采前预抽效果不理想，采用煤层预裂工艺后也无明显效果。近年来，随着煤矿井下定向钻进技术的发展和完善，大直径高位定向长钻孔具有轨迹可控、抽采率高、覆盖面广等优点，逐步成为上隅角瓦斯治理的重要技术手段.
关键词：大直径高位定向长钻孔;瓦斯抽采技术
引言
随着煤炭挖掘水平的不断提高，矿井开采日益加深，往往出现低瓦斯矿井逐渐转换为高瓦斯矿井的情况。由于瓦斯抽采能力的不足，导致井下瓦斯爆炸的可能性增加，严重影响了煤矿开采的安全生产。
1煤矿井下瓦斯治理及通风系统优化的原则
第一，对煤矿通风系统应当在保证煤矿企业正常使用的基础上，做到最大限度的简化，在达到煤矿井下最佳通风效果的基础上，对经济的成本实现有效地控制。第二，对煤矿井下开采技术方案应当首先做出来，然后，以开采技术方案为基准，制定出对应的瓦斯治理方案与通风系统优化方案。第三，设计得到的通风系统方案、瓦斯治理方案，应当最大限度做到切实可行，同时，也需要为后期煤矿企业产能的提升留有充足的空间。此外，设计的煤矿通风系统的通风能力，应当与煤矿实际的产能相匹配，同时更需要满足相关法律法规的要求。在通风系统优化的过程中，应当为井下提供出充足的新鲜空气，不仅需要对井下生产的安全性给予充足的保证，同时还必须保证工人井下正常作业需要。通风系统、瓦斯治理方案，均应当达到稳定的效果，有着较强的抗风、抗灾能力。通风系统的风流，应当方便控制，在出现了事故后，井下施工人员应能够迅速安全升井。
2超大直径钻孔施工工艺
超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术工艺流程如下：①根据工作面瓦斯含量和风量确定合理的钻孔间距；②根据施工地点地质因素、尺寸因素、通风因素，避开陷落柱、断层，选择通风良好、有一定的作业空间进行钻机操作；③按照设计的钻孔倾角和方位角施工穿煤柱超大直径钻孔；④钻孔施工完毕后采用钻机以机械方式向孔内送入钢质护管并在吸气口安装防堵筛网；⑤选择定制的MNB400/700型封孔囊袋对钻孔两端进行封孔处理；⑥利用法兰与钢质护管的法兰端连接，并入抽放系统，当钻孔进入工作面上隅角后开始抽采。
3瓦斯抽采效果分析
3.1大直径高位定向长钻孔瓦斯抽采分析
大直径高位定向长钻孔累计抽采59ｄ，单孔平均瓦斯抽采纯量0.92立方米／ｍｉｎ，单孔最大瓦斯抽采纯量2.10立方米／ｍｉｎ，钻场最大瓦斯抽采纯量4.24立方米／ｍｉｎ。平均抽采体积分数10.61％，其中最大抽采体积分数31.39％，累计抽采瓦斯纯量28.99万立方米。
3.2回风隅角瓦斯抽采
为防止插管入口距回风隅角距离过近，采空区内溢出的瓦斯在回风隅角出现积聚，造成瓦斯超限的现象，需保证回风隅角插管深度≥1m[4]，对5136工作面回风隅角插管深度进行测试，分别选取回风隅角插管深度为1m～2.5m、2.5m～4m时进行甲烷浓度检测试验，得到的试验成果如下：（1）当回风隅角插管深度在1m～2.5m时，回风隅角甲烷浓度可降低15%左右。在进行1m～4.5m插管深度测试时，假定抽采系统出现故障，令瓦斯抽采泵停止运行，在惯性的作用下，采空区瓦斯向回风隅角涌出，造成回风隅角甲烷浓度骤增至0.65%以上，该插管深度在抽采系统发生故障时极易造成瓦斯超限的现象。（2）当回风隅角插管深度在2.5m～4m内时，回风隅角甲烷浓度可降低20%以上，在进行1m～2.5m插管深度测试时，假定抽采系统出现故障，令瓦斯抽采泵停止运行，在惯性的作用下，采空区瓦斯向回风隅角涌出，由于距离较远，瓦斯涌出至回风隅角速度逐渐减缓，造成回风隅角甲烷浓度增大幅度较小，未造成瓦斯超限现象，符合安全生产的要求。通过对2组试验测试进行比较，最终确定将回风隅角插管深度控制在2.5m～4m的范围内，因此，在5136工作面回风隅角插入一趟DN100软管进行回风隅角瓦斯的抽采工作，插管深度为3.5m，插管一端与抽采支管连接。
4瓦斯治理优化方案
4.1最大限度降低通风阻力
根据相关理论，煤矿井下通风阻力和巷道断面平方有着反比的关系，所以，为了将煤矿井下通风阻力降低到最低，在煤矿井下巷道掘进时，对于巷道断面出现的突然缩小或者扩大的情况，应当最大限度的避免，若出现了巷道与巷道之间的断面出现了较大的悬殊，则应当最大限度的防止出现直角转弯，可以将转弯的位置设置为有一定曲率半径的圆弧。同时，最大限度的降低巷道内出现随意堆放各种类型物料的概率，对于出现的物料堆积的问题，应当及时清理到位，防止出现堵塞的情况。通过采取上述措施，对于提升煤矿井下整体的通风效果有着非常明显的作用。
4.2持续不断增强对通风、瓦斯抽采等人员的培训力度
针对当前对煤矿通风及瓦斯抽采工作要求不断增加的实际，持续不断的增强对相关人员的培训工作力度非常关键。在具体实施中，不但要重视理论培训，同时还应当持续强化实践培训，在具体培训时，对于理论培训，应注重提升培训工作实效，不能仅仅采用传统的灌输式理论培训的方式，同时还应当注重将一些当前取得较好培训效果的培训手段应用到具体培训工作中，例如，座谈会、交流会及邀请专家讲座等有效应用到培训中。对于实践培训的内容，应当与理论培训形成相互匹配的培训模式，推动理论培训与实践培训相互融合发展。此外，形成对应的培训考核机制非常关键，不仅要注重对具体理论的考核还应当加大对具体操作的考核，更好提升培训工作的质量和效果。
结束语
总而言之，在我国经济快速发展的时期煤矿资源起到了重要的推动作用，并且在可预见的将来煤矿资源必然会持续占据相对比较重要的位置，尤其是我国煤炭资源量相对比较大，这种情况下做好煤矿开采过程中的瓦斯抽采工作是保证煤炭安全开采的必然要求，做好瓦斯的治理工作不仅能够促进煤矿开采企业的健康发展，同时对于周边环境的保护也能起到重要的帮助作用。通过实际应用，实施超大直径钻孔治理上斯技术能有效地控制回采工作面上瓦斯浓度处于一个安全范围，保障矿井安全生产。
参考文献
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