赵庄煤矿工作面高位钻场抽采效果分析

司爱忠

(晋煤集团 泽州天安海天煤业，山西 晋城 048000)

由于受采动压力的影响，工作面垂直方向形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，水平方向形成煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区域。在这些采动影响区域，煤层裂隙增大，透气性增加，为实施高位钻孔进行瓦斯抽采提供了必要条件[1-2]。长期以来，煤矿高位钻场抽采已成为瓦斯治理的重要手段[3]。赵庄煤矿3303工作面瓦斯涌出量高，工作面瓦斯治理难度大，抽采效果不佳，迫切需要对工作面高位钻场抽采效果进行分析，以指导工作面瓦斯治理工作。

1 工作面概况

赵庄煤矿3303工作面位于矿区范围内三盘区，工作面东侧为3302一次采全高工作面，已回采结束；西侧为3304工作面(3303工作面回采期间，3304工作面为备用工作面)，工作面通风采用“两进两回”通风方式，正常回采期通风量为3 300 m3/min；工作面煤壁及落煤的瓦斯涌出量为11.2 m3/min，采空区瓦斯涌出量为15.39 m3/min。

2 钻孔布置及施工参数

赵庄煤矿3303工作面7横川至5横川之间布置了10个倾向高位钻孔。

钻孔的详细参数见表1。

表1 3303工作面倾向高位钻孔施工参数表

3 高位钻孔抽采效果分析

随着3303工作面的推进，倾向钻孔逐渐深入采空区深部。根据现场实测参数，选取具有代表性的部分倾向钻孔，绘制高位钻孔抽采瓦斯纯量、抽采瓦斯浓度随钻孔与工作面平距变化的关系图，见图1。

图1 高位钻孔抽采量随钻孔与工作面平距变化图

从图1可以看出，采空区内倾向高位钻孔抽采呈现以下规律：

1)随着工作面逐渐推进至钻孔位置再到逐渐远离钻孔位置，在抽采瓦斯变化曲线形态上，钻孔抽采纯量由小增大再逐渐降低，呈现抛物线型；当钻孔位于采空区侧100 m以后时，钻孔的抽采纯量呈单调递减趋势。

2)当钻孔位于采空区侧200 m以后时，大多数钻孔的抽采纯量小于500 m3/d，这是由于钻孔所在位置处于采空区的压实区域及漏风影响范围之外。

4 钻孔抽采量随钻孔终孔高度的变化规律

由于3303工作面施工钻孔的仰角均为20°，与回风平巷夹角均为90°，因此，施工钻孔的长度决定了钻孔终孔高度及与巷帮距离，因此本处只对钻孔终孔高度对抽采效果的影响进行分析。

4.1 定性分析

因3303工作面与3304工作面相邻，采空区覆岩冒落规律大体相似。由现场实际情况，工作面冒落带最大高度范围为5.51～25.15 m，裂隙带最大高度范围为43.33～78.19 m，随着倾向钻孔终孔高度(与巷帮距离)的增加，钻孔处于采空区内的有效抽采段长度逐渐增加，倾向高位钻孔的日抽采纯量越大，抽采效果越好。同时，随着钻孔终孔高度的增加，钻孔与冒落带之间的垂直距离呈现先减小后增大的趋势。当钻孔与冒落带之间的垂直距离逐渐增大时，由于钻孔抽采阻力增加，导致抽采量的增加趋势逐渐减缓。

4.2 定量分析

3303工作面的10个倾向钻孔开始接入抽采系统时的时间、相对工作面位置等均不同步。为分析不同高度钻孔的抽采变化规律，需选择不同施工高度钻孔在同一位置区间内的抽采数据进行对比。

选择终孔高度分别为43.09 m(1、2号孔)、36.7 m(3、4号孔)及27.36 m(6号孔)的倾向高位钻孔，并对该钻孔均位于采空区测100～200 m期间的抽采数据进行统计分析和比较，详细数据见图2。

从图2可以看出，随着倾向终孔高度的增加，倾向高位钻孔的日抽采纯量越大，抽采效果越好，但钻孔抽采量的增加趋势逐渐减缓。经计算可知，终孔高度由27 m增加至约37 m时，其平均日抽采量增加了405.2％；终孔高度由36.77 m增加至约43 m时，其平均日抽采量增加了29.74％。从钻孔的抽采纯量及抽采总量上看，当钻孔布置在距离煤层顶板36.7～43.09 m时，钻孔均能取得较好的抽采效果。

图2 高位钻孔日抽采纯量随工作面距离的变化图

5 结 论

1)随着工作面的推进，各钻孔瓦斯抽采量及横川瓦斯抽采总量呈现由小增大再逐渐减小的趋势，曲线基本形态符合抛物线型。当钻孔位于采空区内侧200 m以后，大多数钻孔的抽采量小于500 m3/d,因此，当钻孔位于采空区侧200 m后时，可停止其抽采作业。

2)随着倾向终孔高度的增加，倾向高位钻孔的日抽采纯量越大，抽采效果越好，但钻孔抽采量的增加趋势逐渐减缓。钻孔布置在距离煤层顶板36.7～43.09 m时，钻孔的抽采效果较好。

参 考 文 献

[1]周卫金.方小伟.高位钻孔抽放的瓦斯渗流研究[J].煤炭科学技术,2006(1):76-77.

[2]马世志.范满长.殷秋朝.顶板高位水平钻孔瓦斯抽放技术应用研究 [J]. 煤炭科学技术,2002 (9):40-42.

[3]周世宁.煤矿重大灾害防治战略研究与进展 [M].徐州:中国矿业大学出版社,2003:67-68.