底板穿层钻孔预抽采面上隅角瓦斯技术的研究

摘要：本文系统分析了工作面瓦斯涌出来源，提出了底板穿层钻孔、本煤层顺层钻孔和工作面浅孔联合抽放瓦斯技术，并对抽放效果进行了对比分析，通过现场工业性试验，取得了良好的抽采效果。

关键词：预抽 穿层钻孔 上隅角瓦斯

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

Research on Pre-pumping Gas Technology in Face Upper Corner

Through Floor Crossing Holes

HUANG Chun-ming

（The First Mine of Shoushan of Henan Pingbao Colliery Corporation， Henan，Pingdingshan 467000）

Abstract：The article analysed the sources of gas emission in working face， raised floor crossing borehole，the seam drilling and working surface of shallow hole combined gas drainage technology ， through on-site industrial tests， and achieved good pre-pumping effect.

Keywords： Pre-pumping； Floor crossing holes； Gas in face upper corner

1 前言

回采工作面上隅角是瓦斯超限的聚集区，多数瓦斯事故都发生在工作面的上隅角，因此对采面上隅角瓦斯管理是煤矿工作中的重中之重，常用的方法是对上隅角进行封堵、挂导风障，但效果仍不太理想。本文上隅角瓦斯治理是在风巷底板岩石中做一条岩石抽放巷，在抽放巷内向采面上隅角打大孔径钻孔进行抽放，以解决采面上隅角瓦斯超限问题。

2 工作面概况

己15-12041采面位于己二采区上部，是采区的一个首采工作面，该采面走向长1100m，倾斜宽165m，煤层厚3.2m，倾角为10°～12°，瓦斯含量16m3/t，瓦斯压力2.40Mpa，采煤方式为综采一次采全高，属突出危险工作面。

3 瓦斯涌出规律及特点

3.1 瓦斯涌出量分析

根据生产过程中实测，煤壁为4～6m3/min，落煤为2～3m3/min，上隅角为5～6m3/min，其它1～2m3/min，总涌出量为12～18m3/min。从测试参数可以看出，煤壁和上隅角涌出量较大，分别占总涌出量的33.3%和41.7%，落煤占16.7%，其它占8.3%。

3.2 特点

3.2.1 煤壁：涌出量较大，较为稳定，波动不大，受外界影响不大；

3.2.2 落煤：有一定的波动，波动幅度与割煤速度、落煤量等因素有关系；

3.2.3 上隅角：涌出量大，波动幅度大，受外界影响大，一是受通风系统影响，如系统不稳定，经常开关风门；二是受上下隅角封堵效果的影响。

3.3 采空区三带瓦斯分析

3.3.1 根据划分，采空区沿竖直方向可划分为：冒落带、裂隙带、变形带三带，八

矿己15煤层顶板以上8～10 m有一层不易垮落的细砂岩，冒落带上部只能冒落到该位置，因此冒落带高度为8～10m，裂隙带厚度30～40m，变形带厚度50～100m。

3.3.2 瓦斯分析：冒落带下部为低浓度瓦斯，在采面负压通风的作用下，瓦斯大部分从上隅角涌出，其上部瓦斯浓度较高，受负压通风影响较小，只有顶板垮落或周期来压时，才向工作面涌出；裂隙带富含大量的高浓度游离瓦斯，一般不向外涌出。

4 上隅角底板穿层抽放

原理：利用底板抽放巷的穿层钻孔将上隅角积聚的瓦斯通过管路抽走。此抽放优点是：上隅角的瓦斯在抽放负压的作用下向后运动，保证了上隅角瓦斯不超限。

方法：在风巷底板岩石中沿走向做一条抽放巷，抽放巷与风巷水平外错25m，层间距8～12m，巷道宽度4.5m，高3.2m。锚网索支护，抽放巷作用一是掩护煤巷掘进，在抽放巷内向煤巷打钻预抽，防治煤与瓦斯突出；二是解决采面上隅角瓦斯。

钻孔布置：底板抽放巷内沿走向每隔30m布置一个Φ300mm的上隅角穿层抽放钻孔，钻孔布置在采面风巷上帮中上部的位置，钻孔内全程下套管，与抽放巷内的瓦斯抽放管联网，并安设阀门进行控制，根据采面推进情况进行抽放。抽放系统上安装瓦斯参数监控装置，监控瓦斯抽放浓度、负压、流量和CO变化情况。见图1。

随着采面向前不断推进，上隅角穿层钻孔将进入到采空区的钻孔打开，同时关闭后面的钻孔，每次只有靠近采面的钻孔进行抽放。

抽放系统采用地面瓦斯抽放泵站，抽放泵型号：2BEC-62泵，抽放流量 400m3/min，主干管管径φ500mm，支干管管径φ300mm。

图1 穿层钻孔布置图

5 本煤层抽放

5.1机风巷顺槽抽放

在机风巷沿走向每隔4m打一个顺层钻孔，孔径φ89mm，上行孔孔深90m，下行孔孔深80m，利用地面站SK-60泵进行抽放，抽放管径φ200mm。

抽放后，经取样分析化验，瓦斯含量由 16m3/min下降到12m3/min，瓦斯压力由2.40Mpa下降到0.56MPa。

5.2 采面浅孔抽放

为防止本煤层抽放钻孔由于孔深不够所造成的空白带而引发突出事故，沿采面每隔1.5m布置一个φ89mm、10m深钻孔进行抽放，一方面防止煤与瓦斯突出，一方面减少落煤时瓦斯涌出量，防止瓦斯超限事故，每次循环进尺5m，留5m超前距，抽放后，进行注水。

6 效果分析

6.1 抽放参数分析，见表1

表1 钻孔抽放参数分析表

地 点

浓度

%

流量压差

mmH2O

负压

mmHg

混合

流量

m3/min

纯流量

m3/min

穿层孔

4

1400

150

67.00

2.7

浅孔抽

12

50

115

7.44

0.88

机巷

10

80

120

12.00

1.20

风巷

5

100

130

9.9

0.49

合计

5.17

6.2 抽放效果分析

分源抽放后，回风流瓦斯浓度由0.8%降到0.4%以下，日产量由1500吨提高到3000吨，杜绝了煤与瓦斯突出，见表2。

表2 抽放前后对比分析表

日期

回风流瓦斯

上隅角瓦斯

%

日产量

t

浓度

%

流量

m3/min

抽

放

前

3月6日

0.66

13.2

0.89

1200

7日

0.70

14.0

1.0

900

10日

0.8

16.0

1.0

1400

15日

0.78

15.6

1.00

1100

20日

0.58

11.6

1.25

600

抽

放

后

4月6日

0.38

7.6

0.19

2900

10日

0.41

8.2

0.20

3200

12日

0.38

7.6

0.19

2000

17日

0.40

8.0

0.21

3300

23日

0.41

8.2

0.20

3200

7、结论

7.1底板岩巷穿层预抽解决了采煤工作面上隅角瓦斯超限问题；

7.2 底板岩巷穿层预抽系统可靠稳定易调控，能满足抽放的需要；

7.3 解决了通过采用挡风障和风巷敷设管路抽放治理采面上隅角瓦斯管理难度大，工序复杂、治理效果差的问题；

7.4 还存在一些难题，穿层钻孔施工，打钻困难，钻孔方位不易精确控制；

7.5为今后工作面实现安全生产和高产高效提供了可靠的保证，为实现百万吨队伍成为可能。

参考文献：

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