关于高位钻孔防止采面隅角瓦斯超限的分析

摘要：煤矿采煤工作面在回采时，回风风流上隅角瓦斯容易集聚，处理不及时易于发生煤矿井下瓦斯事故。基于此，本文以煤矿回采工作面上隅瓦斯来源进行深入分析，针对性提出回采工作面上隅角瓦斯超限的治理方法，从而保障煤矿安全生产。

关键词：采煤工作面;上隅角;高位钻孔;瓦斯集聚

一、矿井及隅角瓦斯超限工作面概况：

灯盏坪煤矿是经四川省煤炭设计研究院的设计，技改扩能从9万升为21万吨，2008年建成，服务年限24.9年的生产矿井。矿井为高瓦斯矿井，设计2个水平6个采区。批准开煤层六个层，现三个层煤联合布置开采。矿井的第三采区位于井田最大F5断层线下盘，该采区92035采面小构造众多、煤层产状变化大，顶底板破碎。炮采工艺落煤，在回采过程中上隅角经常出现瓦斯异常或超限等现象，回采时工作面最大配风量385m3/min。

灯盏坪三采区92035采面采取边采边布孔模式治理回风巷隅角瓦斯。其钻场间距25m，钻场钻孔数3个。高位钻孔与采空埋管采取同一支管提供负压进行抽放，前端接采空埋管，后端接高位钻孔。高位钻孔负压不低于5KPa抽取邻近层瓦斯，采空埋管负压不低于2KPa抽取采空区及裂隙带内瓦斯。2019年6月92035采面隅角瓦斯超7次，因超限停产，当月正常生产15天;2019年7月该采面上隅角瓦斯超5次，当月正常生产16天。2019年7月底由矿长主持的通风例会，会议审议通过对92035高位钻场、钻孔加密，钻场间距由原来25m调减为12m。钻场钻孔单数3个增加为5个。措施修订落实后2019年8月92035上隅角瓦斯超限4次，当月正常生产18天。在集思广益、加大成本、多措并举的情况下，仍收效甚微。2019年9月10日灯盏坪煤矿矿安委决定成立92035采面隅角瓦斯超限攻关小组。该小组主要任务就是要科学办法彻底解决该工作面隅角瓦斯超限问题。攻关小组组长由通风工程师钟发彬同志担任。

二、92035炮采工作面隅角瓦斯超原因的分析

1、从瓦斯地质方面分析：剖析92035采面上下回风巷已掘露的构造及邻近煤层特征，分析采面瓦斯地质现状，对应比较已竣工高位钻孔终孔图，总结出92035采面回风巷“边采边钻边抽”的治灾工艺不能在时、空上满足该采面治灾深层原因。因地质变化富集并滞留于构造和断层附邻近的瓦斯，在抽采时存在大量的盲目性，随着工作面的推近，受采动、放炮的震动，这些瓦斯富集区的游离瓦斯会大量的涌向回采工作面，导致回采工作面上隅角瓦斯涌出超出了风排最大能力。

2、从高位钻孔施工设计上分析：原高位钻孔设计以采掘工程平面（图例1：2000）为基图，从初采开切眼每25m设计一个钻场，钻场钻孔与巷道交角分别为12°、15°、18°，钻孔终孔高度统一设定为采高的15倍即12m。这种钻孔设计未考虑到采面瓦斯地质变化带来的瓦斯分布的不均匀性，造成已施工的钻孔与瓦斯分布未有效结合。造成高位终孔后盲区多。回采时盲区的富集瓦斯异常涌出造成隅角瓦斯超限。

3、从支管负压调节上分析：原采面回风巷铺设一趟瓦斯抽放支管，对回风尾巷采空区和顶板高位区同时提供负压进行抽放。为了抽取大流量的混合瓦斯，当采空区埋管负压调下降至1-2kpa时，但工作面后方高位钻孔负压仅为2-4kpa。如果想抽升高位钻孔负压到10kpa以上来预抽顶板富集瓦斯区，只有关小采空区埋管控制闸阀，关小后无法抽完采空大量涌出的低浓瓦斯。单趟支管治理回风巷瓦斯，负压的有限调控无法同时满足两块区域治灾的需要。

4、从作业安排上分析：矿井一直采用边回采、边打孔、边投抽管理模式来治理隅角瓦斯，这种作业组织安排，无法为采面瓦斯富集区提供充足预抽时间，特别是构造带富集瓦斯预瓦需要更长的时间，反之，构造带预抽时间不充分，构造带可解析的瓦斯随着放炮落煤，在短时间内大量涌入工作面内，最终导致风流风速较慢的上隅角瓦斯聚集超限。

三、92035煤采工作面解决隅角瓦斯超限方案

1、完善采面瓦斯地质预测预报，让瓦斯地质预测预报更具可靠性。根据进风回巷地质构造收集，尽可能推断出采面构造线的分布情况。找出92035采面瓦斯富集区及变化情况，为高位钻孔参数设计提供依据。

2、修订高位钻场钻孔设计，让每一个钻孔更具有针对性。钻场钻孔设计，要一孔一地质，一孔一设计，每一个钻场单孔个数及终孔高度均以钻场地质资料来决定。

3、严格现场钻孔施工参数的质量管理，引用钻孔轨迹参数验证工艺采用新工艺验孔，减少人为参与。杜绝作业现场打不符合设计的孔、打假孔、假验孔等作弊现象。采取新验孔工艺，也降低原验孔成本，提高了验孔效率。

4、严格高位钻孔封孔质量，杜绝合格钻孔漏气，引进“两封一注”新工艺封孔。新工艺封孔技术，有效解决了较平孔封孔难等问题。

5、有效利用地面已建立的高低负压抽放系统 ，铺设2趟独立抽放管到92035采面回风巷，一趟低负压大流量支管接采空区埋管抽放，一趟高负压小流量支管接顶板高位钻孔进行预抽裂隙瓦斯。

6、调整回采治灾劳动组织。工作面高位钻孔采取“分时分压分段”模式进行抽采管理，即高位钻孔預抽构造瓦斯时，负压提高为不低于25kpa;当高位钻孔抽取因采动影响形成裂隙区域的瓦斯时，负压调整为不低小于13kpa;当高位钻孔位于采空区或时，调整单孔接抽软管到低负压大流量的支管上，用采空区埋管负压进行抽放。充分利用顶板高位钻孔合理安排，最终对采面实现“采前预抽”，“采中强抽”，“采后排抽”的效果。

四、92035煤采工作面隅角瓦斯治理经济成果

通过对92035炮采工作面科学治灾，该工作面9月瓦斯超限0次，正常生产28天，比上月多生产10天;10月瓦斯超限0次，正常生产29天，比8月多生产11天。92035隅角瓦斯超限攻关成功，每月多产原煤820吨，根据当前市场原煤当地价格，隅角瓦斯超限攻关小组为公司创收月净利润72万元。

参考文献：

[1]《煤矿安全规程》（2016版）.

[2]国家煤矿安监局副局长  桂来保  《关于煤矿瓦斯治理工作的一些体会》（2018.12.28）.

[3]《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）.

[4]《煤矿井工开采通风技术条件》（AQ 1028-2006）.

（作者单位：叙永鑫福煤业有限公司灯盏坪）