兰花集团东峰煤矿有限公司 山西省晋城市 048000
摘要：随着煤矿的开采深度不断增加，煤层瓦斯含量不断增大，瓦斯灾害问题日益突出，直接制约着煤矿的安全高效生产。对于高瓦斯厚煤层综采放顶煤开采，受顶煤瞬时塌落和工作面高产影响，煤层中大量游离瓦斯将涌向工作面，由于高瓦斯矿井煤层中瓦斯含量和压力较大以及井下风量限制，仅仅依靠通风并不能有效地稀释工作面积聚的瓦斯，容易造成工作面和回风巷瓦斯浓度超限，影响工作面正常生产。因此，采用瓦斯抽采和通风排放瓦斯相结合的综合治理技术，有利于防止高瓦斯综放煤层工作面瓦斯浓度超限，促进工作面的安全高效生产。
关键词：高瓦斯矿井；综放工作面；瓦斯治理
引言
瓦斯是煤矿开采的主要灾害之一，同时其又是一种清洁的能源，如何高效利用煤层赋存瓦斯对煤矿安全生产具有重要意义。瓦斯抽采作为一种有效的治理瓦斯方法被广泛推广应用，一矿一策、一面一策的瓦斯治理方式为瓦斯治理的有效性和针对性提供了根本遵循。
1工程概况
某煤矿煤层平均厚度为3.75m，平均倾角为9°。2-108工作面位于+80m水平一采区右翼，南西端至2#煤层分叉边界线；北东端邻一采区轨道巷；北西侧相邻2-106工作面采空区，之间煤柱宽度95～153m；南东侧邻2-112回采面，之间煤柱宽度200m，煤柱范围内构造复杂。2-108工作面直接顶为2.45m厚的细粒砂岩，老顶为4.80m厚的中粒砂岩，直接底为2.90m厚的炭质泥岩，老底为3.10m厚的中粒砂岩。2-108工作面采用“U”型通风，进风量为2110m3/min，回风量为2200m3/min。目前工作面绝对瓦斯涌出量为8.78m3/min，其中风排绝对瓦斯量为2.2m3/min，抽放系统抽放量为6.58m3/min。目前工作面回风流瓦斯浓度为0.1%，回风隅角切顶线瓦斯浓度为0.3%～0.6%，抽放主管路内瓦斯浓度为5.16%。工作面回采过程中经常遇到瓦斯超限而被迫断电停产，严重影响了2-108工作面安全高效回采。
2综放面瓦斯涌出特征分析
1)综放面采动裂隙场范围大，瓦斯运移涌出通道多。受放顶煤工艺影响，工作面超前支承压力影响区域和采动裂隙场范围较大，采场围岩扰动范围更大，煤层中新增大量采动裂隙，形成了广泛的卸压透气带和瓦斯运移通道，使得瓦斯迅速涌向工作面。
2)综放面单产量大，瓦斯瞬间涌出量增大。综放工作面相比综采面支架间通风相对不畅，由于综放面一次采出大量的煤块，尤其是放煤操作时顶煤迅速塌落，不同体积形状的塌落煤块大大增加了煤块暴露时间和面积，加速了瓦斯的解析速率，容易造成工作面瓦斯浓度瞬时攀升。
3工作面瓦斯治理技术
3.1高位钻孔抽放原理
2-108工作面高位钻孔的抽放效果和工作面上覆岩层的活动是分不开的。钻孔抽放的瓦斯主要来自于裂隙带，因此裂隙带的裂隙发育程度对抽放的效果有着重要的影响。
3.2本煤层瓦斯预抽
为保证2-108工作面回采安全，需对工作面煤体瓦斯进行预抽，采用本煤层顺层钻孔进行煤体瓦斯抽采，抽采钻孔布置在工作面两侧顺槽工作面侧帮。同时，在工作面回采过程中，本煤层顺槽钻孔还可对工作面前方瓦斯进行抽采，实现边采边抽。
（1）钻孔布置
①布置形式：两侧顺槽本煤层预抽钻孔均采用双排布置，分为上、下两排，为三花型式；②开孔高度：两侧顺槽上排抽放钻孔开孔高度均为2.5m，下层抽放钻孔开孔高度均为2m；③钻孔间距：胶带顺槽单排钻孔间距5m，进风顺槽单排钻孔间距3.4m；④钻孔直径：孔径均为94mm；⑤钻孔深度：胶带顺槽钻孔深度为175m，进风顺槽钻孔深度为188/175/155m；⑥钻孔封孔长度：两侧顺槽钻孔封孔长度均为16m。
（2）施工要求
两顺槽钻孔布置要符合设计要求，钻孔布置覆盖整个工作面长度，相互交错20m。顺层钻孔按照15m进行分段，6个钻孔进行并网连接。
3.3高位大孔径钻孔抽采
为解决采空区瓦斯涌出量大的问题，在2-108工作面进风顺槽3#钻场内，采用千米钻机施工高位大孔径钻孔，对采空区瓦斯进行抽采。3#钻场尺寸为：长8m，深5m，高3.5m。在靠近工作面侧帮施工6个高位大直径钻孔，钻孔布置为上、下两排，呈三花状。下排钻孔编号为1#、3#和5#，钻孔开孔高度2.2m，钻孔间距为1m，1#钻孔距进风顺槽侧帮1m，3#和5#顺序布置；上排钻孔编号为2#、4#和6#，钻孔开孔高度3.0m，钻孔间距1m，2#钻孔距进风顺槽侧帮1.5m，4#和6#钻孔顺序布置；高位钻孔位于工作面煤层上方35m，在水平方向，1#~6#钻孔终孔位置距进风顺槽巷帮分别为18m、23m、38m、43m、48m、53m和58m。
3.4下邻近层预采
在2-108瓦斯治理巷向工作面方向，每隔5m垂直煤壁施工一个2号煤层顺层钻孔抽采瓦斯，孔径为Ф113mm，开孔高度为1.5m，钻孔倾角为煤层倾角，拦截下邻近层瓦斯涌入02#煤层，一次抽采整个回采工作面区域。下邻近层钻孔进行全程下护孔筛管。
3.5裂隙带抽采
2-108工作面顶板裂隙带瓦斯抽采钻孔施工地点为2-108轨道顺槽高位钻场。每个钻场设计钻孔数10个，孔深197～218m；钻孔单排布置，开孔间距0.5m，终孔间距5m。钻孔设计采用双囊袋进行封孔，封孔长度9m，封孔深度从钻孔5m处封至14m处。
3.6采空区抽采
2-108采空区瓦斯抽采选用埋管抽采的方式，利用2-108轨道顺槽及2-108瓦斯治理巷内Ф426mm管路埋管至采空区进行抽采，后期改为回风隅角插管抽采，插管深度约为3～5m。
4瓦斯抽采效果分析
为了进一步验证2-108综采工作面瓦斯治理效果，在采用高位钻孔抽采期间对瓦斯抽采量和瓦斯抽采浓度进行监测和分析，结果表明：工作面瓦斯绝对涌出量为3.72m3/min，高位钻孔瓦斯抽放量为2.19m3/min，瓦斯综合抽放率为61.4%。在2-108综采工作面回采期间，工作面的配风量为2110m3/min。通过采用高位钻孔瓦斯治理措施后，2-108综采工作面瓦斯浓度控制在0.4%以下，工作面瓦斯超限问题得以有效解决，为工作面安全高效回采提供了技术保障。
结语
1）基于高位钻孔瓦斯抽放基本原理，对比分析了长度分别为96m、88m和84m，仰角分别为18°、20°和23°的3种钻孔的瓦斯抽采效果，确定了终孔高度为25m左右时瓦斯抽放效果最佳。
2）现场瓦斯抽采结果表明：工作面瓦斯绝对涌出量为3.72m3/min，高位钻孔瓦斯抽放量为2.19m3/min，瓦斯综合抽放率为61.4%，工作面瓦斯浓度控制在0.4%以下，有效解决了工作面瓦斯超限问题。
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