平煤股份十二矿 河南平顶山 467000
摘要：高瓦斯矿井回采工作面的瓦斯治理一直是困扰矿井发展的难题，也是矿井瓦斯治理的难点。为了解决工作面上隅角瓦斯超限问题，实现高瓦斯工作面安全开采，河南平顶山天安煤业7609工作面为背景，首先通过顺层钻孔预抽工作面煤层瓦斯，分析7609工作面前半段回采情况。在此基础上，采用高位钻孔对工作面后半段区域围岩瓦斯进行抽放，同时布置专用抽放管路对上隅角瓦斯进行抽放，上隅角瓦斯未出现超标现象，保证了工作面安全开采。
关键词：综采工作面；瓦斯抽采
引言
我国高瓦斯煤矿在治理瓦斯中，需要施工高位钻场、高抽巷、底抽巷、瓦斯尾巷等瓦斯措施巷，或者采用Y型、U+L型、U+U型等通风方式来解决回采工作面瓦斯问题。工作面下隅角吊挂风障，长度不低于20m（一端贴下帮煤壁外拐5m，一端沿切顶线向机尾方向延伸不低于7架，风障搭接不低于0.5m），要求风障接顶、接底、接帮，搭接严密，减少风流向采空区窜风、漏风，上隅角挂导风帘可以有效引导风流稀释上隅角瓦斯，减少瓦斯在风速较小的上隅角涌出量，降低瓦斯浓度，避免瓦斯积聚，但该方法为现场临时处置方法，成效不稳定，与当前要求的上隅角敞开式瓦斯管理不相匹配。对于松软煤层采用煤层顺层定向长钻孔，并采取水力压裂措施，能够有效提高瓦斯抽采浓度和抽采纯量。松软破碎煤层成孔后全程快速下筛管，既解决松软煤层钻孔塌孔问题，又解决退钻后筛管下入深度浅和下筛管效率低的问题。然而除了煤层瓦斯基础工作做得不够、瓦斯抽采方法选择不恰当对抽采效果有影响以外，瓦斯抽采钻孔封孔效果不佳是影响抽采效果的一个重要原因。施工瓦斯措施巷存在巷道工程量大、费用高、管理困难等问题，针对以上问题，瓦斯治理部门经过不断摸索，形成了以本煤层预抽、裂隙带抽采为主，上隅角埋管为辅的瓦斯治理模式，解决了U型通风回采工作面瓦斯问题。
1 工作面瓦斯情况
河南平顶山天安煤业7609工作面地面标高921～935m，工作面标高346～373m，埋深560m，可采长度1680m，切眼长度260m。7609工作面煤体最大瓦斯含量13.2m3/t，最大可解吸瓦斯含量11.11m3/t，残存量2.09m3/t，瓦斯压力0.64MPa。煤层主要参数实测值为，煤的孔隙率2.86%～2.92%，煤层透气性系数1.0719～13.2155m2/(MPa2·d)，百米瓦斯流量0.246～0.449m3/(min·hm)，衰减系数0.2651～0.2443d-1。7609工作面原煤瓦斯含量为6.0～13.2m3/t，平均瓦斯含量W0=10m3/t，平均可解吸瓦斯含量7.91m3/t，瓦斯储量36418200m3，可抽瓦斯储量28806796.2m3，工作面内无较大地质构造[3]。
2 工作面本煤层预抽瓦斯
2.1顺层钻孔布置方案
在工作面两侧运输顺槽和回风顺槽施工本煤层抽放钻孔进行预抽。为保证工作面瓦斯预抽效果，顺层钻孔应覆盖整个工作面。工作面运输顺槽和回风顺槽钻孔设计长度均为110m，若施工过程中遇地质构造或其他因素影响施工时，钻孔深度不低于90m。钻孔间距为3.0m，封孔段长度为8m，钻孔开孔位置距巷道底板1m，孔径为Φ94mm。根据煤层赋存情况及运输顺槽和回风顺槽的底板标高综合确定，运输顺槽钻孔倾角为4°~6°，方位角为180°；回风顺槽钻孔倾角为-2°~-5°，方位角为0°。根据工作面推进长度，运输顺槽和回风顺槽各布置224个钻孔，钻孔参数见表1，布置如图1所示。
表1本煤层抽放钻孔参数表
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2.2封孔及联孔工艺优化
针对该矿预抽钻孔聚氨酯封孔存在的孔口煤壁漏气问题，开展了不同封孔深度抽采效果分析，确定封孔深度14m能够有效杜绝孔口煤壁漏气。采用“两堵一注”深孔带压封孔工艺，封孔长度为14m，封孔方式为外空6m、内封8m。针对由于钻孔采用PVC管插管联接和支管路采用管箍连接造成的漏气问题，结合外出学习成果和现场试验结果，认为采用高压胶管配合U型卡联孔和联管，以及采用法兰连接代替管箍连接，可以有效避免钻孔连接处漏气。以上本煤层钻孔优化工艺的应用，使本煤层预抽效果得到显著改善。2-605工作面采用正副两巷施工本煤层钻孔，采用传统封孔联孔工艺，抽采浓度衰减较快，预抽效果较差。2-607工作面采用正巷施工本煤层钻孔，对封孔联孔工艺进行改进，并采取下筛管护孔技术，抽采效果得到显著提高。
2.3上隅角瓦斯抽放
跟随工作面推进，每隔30m，采用编织袋砌筑沙袋墙对上隅角进行封堵，与顶帮、支架结实，缝隙需用黄泥进行抹腻，沙袋墙阻止采空区瓦斯进人工作面。将中120mm铠装软管插入沙袋墙内，连接至回风顺槽中219mm低负压抽采管路进行抽放，达到有效治理上隅角瓦斯的目的。上隅角瓦斯抽采管路如图1所示。
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图1上隅角瓦斯抽采管路
3 结论
通过改进本煤层钻孔的封孔深度、联孔工艺、管路连接方式等，钻孔抽采浓度由抽采4个月后降低到9%提高到抽采10个月后维持在19%。(2)通过调整裂隙带钻孔布置方式、优化钻孔布孔层位、采取下筛管护孔等技术，裂隙带钻场最高瓦斯抽采纯流量达13.6m3/min，平均瓦斯抽采纯流量达8m3/min，2个钻场综合抽采瓦斯纯流量在13m3/min以上。(3)对本煤层和裂隙带瓦斯抽采工艺进行优化后，工作面上隅角和回风流平均瓦斯浓度均控制在0.5%和0.4%以下，未发生瓦斯超限，保证了矿井的安全高效回采。
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