淮浙煤电顾北煤矿
摘要：长期以来，煤矿在实际生产过程中都会面临瓦斯所带来的影响，从而制约着煤矿的正常生产效率，甚至威胁着煤炭职工的生命安全。在目前瓦斯治理的常规方式中，仍以加强通风、预抽采、边抽边采是治理煤矿瓦斯超限的重要措施，但是依然无法做到对高瓦斯矿井瓦斯灾害的完全消除工作，本文对高瓦斯矿井低含量煤层工作面瓦斯预抽必要性论证进行分析，以供参考。
关键词：低瓦斯含量煤层；采煤工作面；瓦斯预抽
引言
由于煤矿在进行开采活动时，会将煤岩体固有的应力平衡状态破坏，从而造成应力在一定范围内的重新排列分布。由于应力这种不稳定状态，且不规则的分布，煤岩体部分因此形成了卸压带、应力集中带与原岩应力带三个区域。
1预抽论证的必要性
采煤工作面采前瓦斯预抽实施必要性论证是矿井工作面实施瓦斯抽采精细化管理的基本要求，也是矿井瓦斯治理成本控制的重要手段。通过分析论证，在工作面回采前不需要进行瓦斯抽采或者局部区域进行抽采的情况下，重点解决回采期间瓦斯治理问题，可以提高瓦斯治理的针对性，有效减少钻孔采前预抽施工成本，避免资源浪费，也能保证不会因为抽采影响正常的采掘接续。
2预抽论证的基本要求
对工作面回采期间瓦斯治理能力以及回采期间瓦斯治理措施保障能力进行研究论证以进一步确定工作面采前是否进行预抽。若回采期间瓦斯治理能力完全满足回采瓦斯涌出治理的需求，则可以确定工作面回采前可以不进行抽采。反之，即便在不进行预抽情况下工作面煤的可解吸瓦斯量已经满足相关要求，也应进行采前预抽，以缓解回采期间瓦斯治理措施压力。
3断层对钻孔抽采半径的影响
由于断层的存在，附近煤岩体内的地应力重新分布，局部出现应力集中，煤体受到地应力作用更加明显，透气性受到影响，导致顺层钻孔的抽采半径较小。为准确掌握15210工作面内正断层附近顺层钻孔的抽采半径，设计在15210回风巷内进行现场试验，采用压力降低法现场测试钻孔的有效抽采半径。降压法是通过在抽采钻孔两侧布置多个测试孔，根据测试孔内瓦斯压力的变化确定抽采钻孔的影响范围。现场测试时，共布置两个抽采钻孔，分别距断层为15m和40m。抽采钻孔直径为113mm，深度为80m。在抽采孔两侧分别布置两个测试孔，孔深50m，直径94mm。其中2#测试孔与抽采钻孔的垂直距离为1m，其余测试钻孔间距为2.0m。各个测试孔抽采初期瓦斯流量较高，随着抽采时间的增加，瓦斯流量逐渐减小并趋于稳定。1#~4#测试孔平均瓦斯流量分别为2.0L/min、1.8L/min、1.85L/min、1.95L/min。预抽孔施工、封孔、预抽后，1#测试孔瓦斯流量相比预抽前继续减小，最终稳定在0.75L/min上下；2#测试孔瓦斯流量增至3L/min，最终稳定在2.4L/min上下；3#测试孔瓦斯流量增大至2.2L/min，并最终稳定在1.9L/min上下；4#测试孔瓦斯流量相比预抽前继续减小，最终稳定在1.0L/min上下。综上可得，2#测试孔（距预抽孔1.0m）瓦斯流量比预抽前增大了33.3%，3#测试孔（距预抽孔2.0m）瓦斯流量增大了5.4%，1#测试孔（距预抽孔3.0m）、4#测试孔（距预抽孔4.0m）瓦斯流量明显减小。根据钻孔有效抽采半径测定原则，可知距离断层15m处的顺层钻孔有效抽采半径为1.0m。同理得到距离断层40m处的顺层钻孔有效抽采半径为2.0m。断层附近顺层钻孔间距应小于二倍的有效抽采半径2.0m，远离断层的钻孔间距应小于4.0m。顺层钻孔抽采过程中，各个钻孔间常存在叠加抽采的现象，可适当增大抽采钻孔间的距离，因此设计15210工作面顺层钻孔施工实际间距为2.5m。
4预抽煤层瓦斯区域防突措施应用
“一孔两消”区域防突钻孔采用ZDY4000LP（S）煤矿用履带式液压钻机、准73mm螺旋钻杆、准113mm复合片钻头、空气钻进排渣工艺施工。1124（3）轨道顺槽施工至预抽区位置后，因巷道内高顶区、钻场等因素影响，“一孔两消”区域防突钻孔不能按照设计位置开孔施工。根据现场实际条件，调整了钻孔开孔置。预抽区走向长度：从1123（1）外切眼对应的13-1煤保护线向西7.7m施工第1个钻孔，至1124（3）切眼外侧18.5m，共208.2m；倾向长度：从1124（3）轨道顺槽下帮至1124（3）运输顺槽外侧20m，共142m。钻孔从煤层中部开孔，沿煤层施工，钻孔设计倾角-2°~-5°（根据实际见煤情况适当调整）。钻孔孔底间距不超过3m，共施工钻孔105个，孔深25~145m，钻孔量12455.9m。钻孔施工过程中按要求验收、测斜、反演；施工过程中不合格钻孔，立即补打，共补打钻孔7个，钻孔量819m。
5“孔内高压”施钻工艺
瓦斯的突然释放引发喷孔、塌孔、卡钻等现象，严重影响钻孔的施工效率及瓦斯抽采的效果。断层附近顺层钻孔钻进过程中卡钻现象，可通过“孔内高压”施钻工艺解决。通过大功率空压机提高钻机的供风能力，使钻头周围空气压力与煤体内瓦斯压力相近，减小钻孔周围煤体内瓦斯压力和空气压力的差值，减缓煤体内瓦斯解吸速度，缓解煤体内的瓦斯积聚现象，最终消除喷孔、卡钻等现象，提高钻孔施工效率和成孔率。
6工作面瓦斯抽采必要性论证
6.1工作面是否需要进行采前抽采的分析
在不进行预抽时预测II02040501工作面回采区域瓦斯涌出量为6.45～14.39m3/min。采煤工作面回风瓦斯浓度一般按照0.5%进行管理，在正常生产条件下最大供风量按1500m3/min计算，则工作面正常通风条件下所能担负的最大绝对瓦斯涌出量为7.5m3/min，小于预测最大绝对瓦斯涌出量14.39m3/min，且大于通风所能担负的回采工作面最大绝对瓦斯涌出量，因此根据《煤矿安全规程》第一百八十一条和《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第七条相关规定，该工作面必须进行抽采。但是否进行采前预抽则根据工作面煤层可解吸瓦斯含量是否满足相应的指标要求进行分析。从煤层原始瓦斯含量角度分析，初步确定II02040501工作面回采前可以不进行预抽。但是预测回采期间最大瓦斯涌出量为14.39m3/min，大于通风所能担负的最大绝对瓦斯涌出量，回采期间必须进行瓦斯抽采。
6.2工作面瓦斯治理能力论证
II02040501工作面回采期间预计瓦斯涌出量最大为14.39m3/min，通风所能担负的最大绝对瓦斯涌出量为7.5m3/min，则工作面回采期间需要抽采的瓦斯量为6.89m3/min。I011501、I011502工作面高位钻孔平均瓦斯抽采纯量能够达到8.38m3/min，最大抽采纯量达到12.8m3/min。因此，II02040501工作面回采期间在不进行采前预抽条件下，高位钻孔瓦斯治理能力完全能够满足回采瓦斯治理需求。
结束语
回采工作面采用小直径密集超前排放孔作用原理的研究分析发现，钻孔半径为21mm的小钻孔有效排放半径为1.1m，根据3301工作面实际地质条件与现场实测数据，优化设计出了有关排放孔布置、孔位排列、深度等数据的最佳值域，并在现场校验后取得了良好的实际效果，对祥升煤业今后的安全生产工作具有很好的指导意义。
参考文献
[1]秦冰,煤与瓦斯共采非线性约束多变量时空协同优化模型[J].煤炭学报,2019,44(S2):593-600.
[2]程明远.测井曲线在祁东瓦斯预抽项目中的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2019(22):174-175.