田向東

（汾西礦業(yè)集團(tuán)通風(fēng)管理部，山西 介休 032000）

0 引言

瓦斯超限是威脅礦井安全生產(chǎn)的重要因素，隨著礦井采掘機(jī)械化程度的提高、技術(shù)的進(jìn)步、生產(chǎn)水平的延伸和采掘強(qiáng)度的加大，礦井瓦斯涌出量增大，瓦斯超限現(xiàn)象頻繁發(fā)生，尤其是采煤工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題尤為突出，給礦井安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重威脅。因此，分析采煤工作面上隅角的瓦斯來(lái)源、超限原因，找出解決問(wèn)題的具體方法和措施，積極探索新的瓦斯治理技術(shù)，對(duì)礦井安全生產(chǎn)有十分重要的意義[1-4]。針對(duì)賀西礦3412 工作面的瓦斯超限治理難題展開(kāi)研究，創(chuàng)新性的應(yīng)用“以孔代巷”瓦斯抽采技術(shù)，較好的解決了工作面瓦斯超限問(wèn)題。

1 工程概況

賀西煤礦位于山西省河?xùn)|煤田中段，離柳礦區(qū)西南部，距柳林縣城東南15 km，井田面積18.908 km2。礦井批準(zhǔn)開(kāi)采3#、4#煤層，屬于帶壓開(kāi)采礦井，水文類(lèi)型為中等。全礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為73.34 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量14.09 m3/t，礦井鑒定為煤與瓦斯突出礦井。開(kāi)采煤層自燃傾向性等級(jí)為Ⅲ類(lèi)，屬不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性。工作面采用綜合機(jī)械化采煤工藝，采煤方法采用走向長(zhǎng)壁后退式，頂板管理采用全部垮落法處理采空區(qū)頂板。3412 工作面開(kāi)采山西組4#煤層，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)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(cè)為4#煤大巷；東側(cè)為4#煤層不可采區(qū)域（煤厚度不可采），距井田邊界740 m；南側(cè)為3414 實(shí)體煤，北側(cè)為3410 采空區(qū)；上部為3312 采空區(qū)。

工作面在回采過(guò)程中，頻繁出現(xiàn)上隅角瓦斯超限問(wèn)題，常用的防治方法包括在上隅角臨時(shí)掛擋風(fēng)簾、增大回采工作面風(fēng)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(shí)處置手段并不能徹底解決上隅角瓦斯超限問(wèn)題，還需要針對(duì)具體的地質(zhì)生產(chǎn)條件進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)瓦斯治理。

2 3412 工作面瓦斯涌出規(guī)律分析

綜采工作面瓦斯來(lái)源復(fù)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(guī)律，上隅角積聚大量瓦斯的來(lái)源主要包括以下三個(gè)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(kāi)放狀態(tài)，其內(nèi)蘊(yùn)含的瓦斯會(huì)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(shí)間、煤層透氣性以及瓦斯賦存濃度等因素影響，而落煤時(shí)的瓦斯涌出量總是大于從事其他工序時(shí)的瓦斯涌出量。

2）鄰近煤層瓦斯涌出。受本工作面采動(dòng)影響，鄰近煤層裂隙會(huì)發(fā)生拓展，并產(chǎn)生新的裂隙，鄰近煤層內(nèi)蘊(yùn)含的瓦斯會(huì)通過(guò)這些裂隙涌入本工作面，而且這種類(lèi)型的瓦斯涌入會(huì)持續(xù)不斷的發(fā)生，在遇到斷層等地質(zhì)構(gòu)造時(shí)通道得到擴(kuò)展，更容易造成本工作面瓦斯超限。

3）采空區(qū)瓦斯涌出。采空區(qū)瓦斯涌出是造成工作面瓦斯超限的主要原因，采空區(qū)瓦斯涌出細(xì)分來(lái)源，又可分為本工作面采空區(qū)瓦斯涌出、本煤層鄰近工作面采空區(qū)瓦斯涌出、鄰近的上下煤層采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出，采空區(qū)內(nèi)遺留煤柱及大量采落煤炭，會(huì)持續(xù)釋放出瓦斯，鄰近采空區(qū)內(nèi)瓦斯一旦有裂隙與本工作面導(dǎo)通，積聚的大量瓦斯會(huì)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(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 瓦斯抽采方案設(shè)計(jì)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(qū)流動(dòng)，采空區(qū)瓦斯隨著工作面通風(fēng)向采煤工作面涌出，影響工作面上隅角瓦斯?jié)舛龋赏ㄟ^(guò)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(wèn)題。而且高位裂隙帶鉆孔施工快，成本費(fèi)用低，使用定向鉆機(jī)施工大孔徑高位走向裂隙帶長(zhǎng)距離鉆孔，對(duì)裂隙帶瓦斯進(jìn)行抽采，確保工作面安全回采，實(shí)現(xiàn)“以孔代巷”瓦斯抽采。

3.2 “以孔代巷”瓦斯抽采方案設(shè)計(jì)

結(jié)合鄰近的3410 工作面低位高抽巷抽采方案設(shè)計(jì)及效果分析，設(shè)計(jì)3412 工作面“以孔代巷”瓦斯抽采方案，在3412 材料巷右?guī)驮O(shè)計(jì)6 個(gè)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)硐室尺寸為8 m×5 m×2.7 m，設(shè)計(jì)從距離3412 材料巷C1 點(diǎn)后13 m 處，即距皮帶巷平距45m 處開(kāi)始施工第一個(gè)鉆場(chǎng)，以后每隔200 m 施工一個(gè)鉆場(chǎng)，共施工6個(gè)鉆場(chǎng)。每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置7 個(gè)鉆孔，孔徑153 mm，鉆孔開(kāi)孔高度1.5 m，鉆孔間距1 m，鉆孔孔深設(shè)計(jì)為320 m。

3.3 瓦斯抽采應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

使用ZYWL-13000DS 定向鉆機(jī)施工大孔徑高位走向裂隙帶長(zhǎng)距離鉆孔，鉆孔開(kāi)孔后以仰角鉆進(jìn)至終孔高度后，繼續(xù)保持層位鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。在鉆孔施工過(guò)程中，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)鉆孔軌跡參數(shù)，確保鉆孔層位位于裂隙帶內(nèi)，單孔濃度為7%～12%，日抽瓦斯量達(dá)到4 300 m3左右，瓦斯抽放效率能達(dá)到50%，且施工鉆孔及抽采費(fèi)用僅為高位瓦斯抽采巷的1/6，施工速度快，成本費(fèi)用低，達(dá)到防治上隅角瓦斯超限目標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

高瓦斯礦井實(shí)施瓦斯抽采是較為有效的瓦斯治理措施，對(duì)賀西煤礦3412 工作面瓦斯涌出規(guī)律進(jìn)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(qū)瓦斯涌出三個(gè)方面。根據(jù)瓦斯涌出規(guī)律及來(lái)源分析，針對(duì)性的設(shè)計(jì)了“以孔代巷”瓦斯抽采方案，并對(duì)鉆場(chǎng)布置、鉆孔參數(shù)、抽放參數(shù)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，日抽瓦斯量達(dá)到4 300 m3左右，回采期間瓦斯抽采率能達(dá)到50%以上，礦井瓦斯抽采系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，瓦斯抽采工作有效推進(jìn)，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(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。