采煤工作面过高位钻场期间瓦斯治理技术

张 磊 刘万杰

（山东新矿赵官能源有限责任公司，山东 齐河 251113）

赵官矿井瓦斯分布不均衡，呈现“东高西低、深部高浅部低”规律，217采区采煤工作面瓦斯含量最高达到10m3/t以上，为此制定了本煤层瓦斯预抽、高低位钻孔采空区抽采和“Y”型通风瓦斯治理措施，有效解决了工作面及回风隅角瓦斯浓度高的问题。但是，当工作面推采至高位钻场前后，一是受抽采盲区和过钻场顶板一次性垮落造成采空区瓦斯涌出影响，容易造成回风隅角瓦斯异常；二是高位钻场顶部瓦斯浓度高，排放瓦斯期间存在安全风险，抓好采煤工作面过高位钻场期间的瓦斯管理成为迫切需要解决的问题。

1 矿井概况

赵官井田位于山东省西北部，属黄河北煤田的一部分，矿井于2009年10月25日投产，设计生产能力90万t/a，矿区面积约59.2079km2。矿井现开采7煤层，高瓦斯区域为217采区，局部瓦斯含量达到10m3/t以上，平均瓦斯含量在7～9m3/t左右，主要采用瓦斯抽放和风排瓦斯治理措施。

2 采煤工作面过高位钻场期间瓦斯分布规律

2.1 高位钻场设计

工作面回风顺槽每隔200m布置一个高位钻场，高位钻场高于煤层顶板5.3m，根据动态“三带”理论，采煤工作面钻场钻孔终孔高度为35～40m，辐射范围覆盖工作面的1/2，设计布置3排孔，即下排长孔4个、中排中长孔4个、上排短孔4个，钻孔开孔位置按照三花眼布置，钻孔间距大于0.4m。

2.2 存在抽采盲区

当采煤工作面推采至距离高位钻场50m时，由于本组钻场终孔高度已经超出控制范围，且临近钻场钻孔尚不能发挥作用，在钻场前50m范围形成抽采盲区，造成在工作面采空区上方形成高瓦斯集聚带，顶板垮落容易造成采空区瓦斯大量涌出，形成瓦斯隐患。

2.3 高位钻场排瓦斯难度大

当采煤工作面推采接近高位钻场时，需提前对高位钻场进行排放瓦斯，钻场是上坡，上平台7m，由于钻场长期封闭，钻场顶部积聚大量高浓度瓦斯，形成瓦斯包，排放瓦斯难度大、不安全。

2.4 通过高位钻场时瓦斯涌出不易控制

当采煤工作面推透高位钻场时，受钻场破坏影响，顶板维护难度大，推进速度慢，滞留时间长。随着钻场的破坏，采空区瓦斯开始往钻场上部移动，再次形成瓦斯包。当工作面推过钻场时，钻场上部进入采空区后方，当钻场顶部达到垮落极限时顶板垮落，造成采空区瓦斯往隅角及工作面方向移动，造成工作面及回风隅角瓦斯异常。

3 解决方案

3.1 抽采盲区解决方案

通过对抽采盲区进行分析，采取缩短高位钻场间距，由200m缩短至150m。以21707面为例，两个高位钻场钻孔之间搭接长度50m，当采煤工作面推采至前方钻场50m时，提前将临近高位钻场长孔截门打开进行抽放，实现跨钻场盲区抽放，解决了钻场50m范围瓦斯异常问题，如图1所示。

图1 高位钻孔搭接布置图

3.2 钻场顶部瓦斯解决方案

高位钻场施工结束后，从钻场顶部敷设Φ159抽放管一根至钻场门口，接至Φ259PE主管路，中间安设控制截门。当采煤工作面推采至高位钻场前方20m时，提前打开控制截门，实现钻场顶部高浓度瓦斯超前预抽。随着顶部瓦斯被抽放，由于瓦斯比空气轻，往上移动，当工作面推至钻场前10m时，钻场内大部分瓦斯已经被抽出，当救护队进行瓦斯排放时，密闭墙内瓦斯基本都控制在1%以内，加上风筒风量稀释，混合风流瓦斯控制在0.5%以下，确保了瓦斯排放安全。如图2所示。

图2 钻场顶部预抽图

3.3 工作面过钻场瓦斯治理方案

当工作面推透钻场时，一是继续保留预抽管继续抽放，随钻场进入采空区后方，始终处于抽放状态；二是提前在工作面回风隅角施工吊管孔，每组3个孔，仰角50°，钻孔长度12m，朝工作面方向施工，并连孔抽放，提前对采空区上方瓦斯进行抽放，实现瓦斯抽采截流，防止瓦斯向钻场上部移动。该方案解决了采空区上方瓦斯往钻场顶部移动问题，有效防止了顶板垮落造成的采空区瓦斯涌出风险。

4 瓦斯治理效果

通过采取以上措施，解决了采煤工作面过高位钻场瓦斯治理难度大的问题，有效降低了瓦斯涌出风险，工作面及回风隅角瓦斯浓度控制在了0.3%以内，保证了正常的生产秩序和矿井的安全生产。

5 结束语

通过对采煤工作面过高位钻场前后的瓦斯涌出规律分析，瓦斯集聚点主要集中在过钻场前50m的抽采盲区、钻场排放瓦斯时和采空区顶板垮落造成瓦斯涌出等关键环节，针对各环节不同特点，制定了相应的具体抽放措施，做到了有的放矢、有效治理，较好地解决了采煤工作面过高位钻场瓦斯治理难度大的问题，为实现矿井安全高效生产奠定了良好的基础。