综放工作面大直径钻孔后高抽技术应用探讨

邓金凯

一矿是阳煤集团的特大型矿井，主采煤层为3#、15#，其中15#煤层为6 m左右的厚煤层，产量约占生产总量的80%，为主采煤层。15#煤层在采动过程中对工作面有瓦斯影响的主要为上邻近层13#、12#，其中13#煤层不可采，12#煤层是作为15#煤层的解放层的进行开采，12#煤层大多已采，只是局部区域未采或留有煤柱。

15#煤层的开采方式为综采放顶煤一次采全高工艺，顶板管理方式为自然冒落。通风系统为一进两回的“U+I”型布置，走向高抽巷在12#煤未采时，布置距15#煤 42 m左右的上部12#煤层中，12#煤已采时则布置在13#煤层中。工作面切巷与走向高抽巷联通，用于解决工作面初采的瓦斯问题。

1 工作面初采解决瓦斯情况

15#煤层采用综采放顶煤工艺，在工作面开始回采推进距开切巷15 m以前时，工作面瓦斯涌出量为2～8 m3/min，当工作面推进至15～20 m左右时，工作面瓦斯涌出出现第一次高峰，直接顶开始垮落，邻近层瓦斯涌出，工作面瓦斯涌出量为8～18 m3/min，工作面瓦斯开始出现超限；在工作面推进21～29 m左右时，上邻近煤层的瓦斯涌出，出现第二次高峰，为初采期瓦斯涌出量最大值，其涌出量为13～37 m3/min，由于初采期间顶板突然垮落，造成工作面瓦斯大量涌出，使工作面回风流瓦斯浓度达1.5%～2%，回风隅角瓦斯浓度达2%以上，给工作面的安全生产带来极大的不安全隐患。

为充分发挥工作面走向高抽巷抽放瓦斯的作用，消除工作面初采期间的瓦斯隐患，提出采用后高抽巷解决工作面初采瓦斯的问题。后高抽巷是指工作面后部走向中、低层位瓦斯抽放巷，在工作面回风巷与开切巷的交叉处，由回风巷向工作面的回采反方向继续掘进一段距离，然后反向起坡向上掘进至工作面上部一定高度的岩石中，再沿此层位掘进形成一条从工作面后方进入工作面上部邻近层的中、底位走向高抽巷道，抽放工作面初采时近距离的上邻近层瓦斯。

2 大直径钻孔技术介绍

2.1 大直径钻孔代替后高抽巷技术的理论基础

大直径钻孔的理论基础同后高抽巷是相同的。利用大直径钻孔将工作面采空区一侧与高负压的抽放管道联通，形成瓦斯通道，使工作面初采期间的冒落空间的积聚瓦斯、围岩瓦斯、上邻近层的卸压瓦斯利用这个瓦斯通道进行抽放。

2.2 大直径钻孔代替后高抽巷技术必要性

后高抽巷解决综放工作面初采期间瓦斯问题的成功，虽然消除了15#煤层综放工作面初采期间的瓦斯制约因素，但由于后高抽巷在岩巷中掘进，生产工序复杂、工期长、成本高，还导致了开拓队组衔接紧张等各种问题出现。

2.3 大直径钻孔技术的特点

大直径钻孔代替后高抽巷技术是从工作面切巷施工3个Φ193 mm的大直径钻孔与高抽巷联通，利用大直径钻孔与工作面采空区的联通形成抽放瓦斯通道，使工作面初采期间冒落空间的积聚瓦斯、围岩瓦斯、上邻近层的瓦斯由大直径钻孔通道进入瓦斯抽放巷，解决工作面上邻近层瓦斯涌出影响生产的隐患。既达到后高抽巷的治理瓦斯效果，又具有工期短、成本低、施工简便、灵活性强的优点。

3 大直径钻孔后高抽技术在81201工作面的应用

3.1 81201工作面概况

工作面位于一矿北翼十二采区西部，一矿北翼81210工作面以东，程庄煤矿以南，本采区81202工作面（已回采）以西，本采区回风巷以北。对应上方为一矿3#煤层和6#煤层采空区。工作面可采走向长度1361 m，倾斜长度为218 m，共布置四条巷道：进风巷、回风巷、尾巷和走向高抽巷。

3.2 大直径钻孔施工

（1）施工位置

施工位置由于工作面正处于安装期间，所以定于81201工作面切巷距机尾30 m处（与走向高抽巷在同一剖面，即正对应走向高抽巷的下方），在煤帮开钻窝，在钻窝内施工钻孔，向81201走向高抽巷施工钻孔3个，钻孔参数如表1所示。

表1 施工钻孔参数

（2）施工工艺及要求

施工钻机为MKD—5S全液压钻机，首先施工Φ115 mm 直径的钻孔，在实现钻孔与高抽巷联通后，使用Φ193 mm钻头进行扩孔，采取二次成孔的办法。钻孔的开孔位置定在工作面切巷的走向高抽巷正下方，预定方位角为0°（即与走向高抽巷的水平夹角），高抽巷与工作面切巷的垂距为39 m左右，施工角度为39°，孔长应63 m，中对中的方位角误差不能超过±1.54°，实际误差不超过±0.77°。

4 大直径钻孔抽放效果分析

通过81201工作面大直径钻孔的施工与后高抽巷施工的比较，在施工费用、工时、环节等方面，大直径钻孔具有一定的优越性和灵活性。为进行比较，现将81201工作面大直径钻孔与施工后高抽巷的8101工作面的初采期间瓦斯涌出情况列表如下，如表2所示。

表2 工作面初采期间瓦斯涌出情况对比表（45 m）

后高抽巷及大直径钻孔的主要目的是解决综放工作面初采期间的瓦斯涌出问题，比较两个工作面初采期间及相对应的抽放工艺，8101工作面为后高抽巷，但由于后高抽巷，没有与工作面提前联通，出现了瓦斯异常涌出现象，回风瓦斯突然增大，瓦斯浓度上升到1.5%，同样由于后高抽巷的存在，瓦斯异常涌出期很短，不到2天的时间，在工作面老顶逐步垮落，与后高抽联通后，工作面瓦斯问题即告解决，瓦斯浓度基本稳定在0.5%以下。瓦斯抽放纯量出现稳步上升，基本没有瓦斯因素对工作面的初采造成影响。81201工作面大直径钻孔的联通，在工作面初采期间，瓦斯涌出相对平稳，回风瓦斯浓度一直在1.0%以下,尾巷瓦斯浓度在2.0%以下,抽放瓦斯量稳定上升,及时的将顶煤垮落，老顶冒落期间的阵发性涌出瓦斯通过大直径钻孔及时的抽排,完全取得了预期目的,其效果基本等同于后高抽巷，未出现瓦斯急剧上升的现象。

5 结语

本次大直径钻孔施工工艺是在后高抽巷的技术基础上进行的，取得与后高抽巷同等的瓦斯抽放效果，成功的解决综放工作面初采期间的瓦斯涌出问题。既达到后高抽巷的治理瓦斯效果，又具有工期短、成本低、施工简便、灵活性强的优点。大直径钻孔代替后高抽巷解决综放工作面初采期间的瓦斯问题是可行的。