高位钻孔在首采工作面瓦斯治理中的应用分析

李 源

（山西阳煤翼城石丘煤业有限责任公司， 山西 翼城 045000）

在高瓦斯矿井的内部，主要可以通过两种方式来稀释瓦斯的相对质量。第一，通过有效的通风方式来稀释瓦斯质量，从而更好地降低瓦斯的浓度，从而使得安全生产更好地进行[1]。第二，可以采用抽放和通风两种方式来有效地降低瓦斯的浓度，进而让工作面内部的瓦斯能够更好地符合使用过程中的要求。本文通过引入实际案例，具体分析高位钻孔在首采工作面瓦斯治理过程中的作用。

1 高位钻孔和首采工作面的概念

1.1 高位钻孔的概念

高位钻孔指的是在回风巷煤层的顶板进行钻孔施工的过程。在具体执行的过程中，可以通过充分利用采空区内部的裂隙空间来作为瓦斯流动的通道。并在抽放和负压的作用下来让瓦斯更好地流向钻孔。高位钻孔的存在是为了能够在短时间内大量地抽取出瓦斯，并有效地解决瓦斯超限的问题。

1.2 首采工作面的概念

一个煤矿的第一个工作面都可以被称为首采工作面。任何一个矿井在联合试运转和改造之前，都必须通过运用一个准备的采面来更好地进行操作。这就是首采工作面的概念。

2 某煤矿工作面的情况

某矿井属于高瓦斯矿井，综采工作面位于某煤矿内部，走向约为1 004～1 035 m，倾斜长度为220 m，面积为213 386 m3。主要位于+1 236～+1 145 m。该综采面内部丘陵地带居多，且地面也无其他建筑物。该工作面的回采水平主要为+1 237 m，运输水平主要为+1 142 m。

3 抽采原理

在工作面下端进行回采的过程中，煤层顶板的应力会发生变化，区域内部的围岩也会产生压力，煤层内部就会产生裂纹。顶板在矿压的作用下也会形成不同的“三带”症状。煤层内部的瓦斯在压力的作用下会出现流动的现象。在推进工作面的过程中，大量的卸压瓦斯会从裂缝处流入到综采工作面内部。在开采的过程中，尤其需要采用高位钻孔的基础上，将管材放置在10501 综采工作面的附近抽放瓦斯，才能够有效地降低工作面内部瓦斯的浓度。在工作面内部进行回采时，可以将高位钻孔的方式配合埋管的方式来进行抽放。

4 布置高位钻孔的抽放系统

根据此次10501 工作的具体情况，工作面形成之后进行高位钻孔设计，主要控制方式如下：先在孔深控制在150 m 之内，再将孔洞控制在回风巷向下30 m的位置。将钻孔的长度控制在60 m 内部，每隔100 m布置一个钻孔。再根据实际的情况来确定钻场的位置。最后将实际距离控制在4 578 m 左右。

可以先在10501 回风巷内部铺设一段250 mm的瓦斯管路。之后再将瓦斯管路有效地埋在采空区的下面。将抽采管路的最前端确定为吸气口，并运用低压瓦斯抽采技术来及时抽采瓦斯[2]。正是因为瓦斯的密度要比空气小，所以可以在抽采区域内部形成一个密封的瓦斯动态系统。可以在采空区埋管的前端按照一个1.5 m 长的立管，这样才能够有效地代替吸气口，最终让瓦斯抽采的工作能够更好地进行。下页图1 主要显示了高位钻孔布置的情况。

图1 高位钻孔布置示意图（mm）

5 瓦斯抽采结果分析

在实际测试的过程中，需要根据工作面的推进来有效地测试瓦斯抽放参数。图2 为在高位走向水平钻孔抽放瓦斯浓度变化的曲线。图3 主要为高位走向条件下钻孔抽放瓦斯纯量变化的曲线。大家可以通过分析两个曲线内部的数据得出相关的结论。

图2 高位钻孔抽放瓦斯浓度变化曲线

从图2 可以得知高位钻孔瓦斯抽放的浓度介于11.23%～67.00%之间，平均抽放的浓度为39%[3]。从图3 可以得知：抽放瓦斯的量将介于6.35～34.96 m3/min。从图3 也可以知道高位钻孔瓦斯抽放效果非常明显，且平均的抽采率为82%。

图3 高位钻孔抽放瓦斯纯量曲线

6 结语

高位走向钻孔抽放瓦斯的效果非常好，不仅瓦斯抽放的浓度较高，且瓦斯抽放的量也较大，这样才能够更好地降低综采工作面内部瓦斯的涌出量。另外，尤其需要在结合今后工作中的具体情况来有效地进行工作面内部的瓦斯抽采工作。这样才能解决工作面内部普遍存在瓦斯超限的问题。如果瓦斯超限的问题过于严重，甚至会直接影响正常生产的进行。因此，如果想要采用高位钻孔抽放技术来进行加工，增加埋管的抽放量显得尤为重要。能够有效地降低瓦斯向外部涌出，从而有效地减轻通风的压力，这样才能够让综采工作面的建设部变得更好，并更好地提升经济效益。