王軍軍

摘要：根據(jù)回采工作面開采后采空區(qū)上覆巖層形成“O”型圈，通過在鄰近回風巷道內(nèi)施工頂板高位抽放鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯，較好地解決了工作面上隅角瓦斯超限難題，保證了工作面安全回采。

關鍵詞：頂板高位鉆孔 采空區(qū) 瓦斯抽放 “O”型圈

1 2319綜采工作面地質(zhì)概況

2319綜采工作面位于成莊礦3#煤第二盤區(qū)，工作面走向長1143m，傾斜長161m，煤層厚度平均6.01m，偽頂為泥巖，平均厚度為0.4m，直接頂為含粉砂細粒砂巖，平均厚度為1.37m；老頂為中砂巖，平均厚度為7.33m；工作面煤層傾角2-4°，煤層傾角平均角度3°。煤塵無爆炸性，采煤方法為走向長壁式機械化采煤，全部垮落法管理頂板。工作面東鄰2317工作面（回采結束），西鄰2321工作面（未回采）。工作面采用“兩進兩回”偏Y型通風。

2 頂板高位抽放鉆孔施工的必要性

2319工作面老頂初次來壓之前，采面總配風量2500m3/min，工作面配風1300m3/min。絕對瓦斯涌出量為3-5m3/min；直接頂垮落后瓦斯涌出量為5-7m3/min；采用風排就可以解決瓦斯問題。隨著工作面推進老頂初次來壓后，采面總風量為2300m3/min，工作面配風仍維持1200m3/min，但工作面瓦斯涌出量最高達到15-18m3/min左右；而風排瓦斯能力僅為12m3/min。單純依靠風排無法滿足生產(chǎn)的需要，因此采空區(qū)瓦斯必須進行抽放。結合該礦的實際情況，對2319工作面采取了頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯。

3 采空區(qū)頂板高位鉆孔抽放原理

根據(jù)礦壓理論，煤層開采后其頂板巖層發(fā)生冒落移動，當上覆巖層下沉穩(wěn)定后，上覆巖層采動裂隙沿垂直方向由下往上劃分為“垮落帶”、“斷裂帶”和“彎曲下沉帶”；沿工作面推進方向在工作面兩條順槽巷間分為“煤壁支撐影響區(qū)”、“離層區(qū)”、和“重新壓實區(qū)”。隨著工作面不斷向前推進沿工作推進方向上的“橫三區(qū)”隨之交替向前移動。煤層開采后在上述區(qū)域的巖層中形成兩類裂隙：離層裂隙和豎向破斷裂隙。離層裂隙隨著工作面推進從開切眼開始逐漸增大，其中采空區(qū)中部離層裂隙最發(fā)育，但隨著工作面開采距離不斷增大，采空區(qū)中部離層裂隙趨于壓實，而采空區(qū)上下兩側由于煤壁的支撐作用，離層裂隙仍較發(fā)育，這樣采空區(qū)四周形成一個連通的離層裂隙發(fā)育區(qū)，即形成“O”型圈。2319綜采工作面采用偏Y形通風，兩條進風順槽巷道全為進風巷道?；夭蓵r，在通風負壓和采空區(qū)漏風流作用下采空區(qū)內(nèi)瓦斯會涌向工作面上隅角和回風巷造成瓦斯超限。通過在采面回風巷沿煤層走向在煤層頂板向采空區(qū)上方施工頂板高位抽放鉆孔，抽放采空區(qū)頂板裂隙或冒落空間內(nèi)積存的高濃度瓦斯，能夠切斷上鄰近層瓦斯涌向工作面的通道，改變采空區(qū)流場分布，減少采空區(qū)瓦斯涌向工作面，并控制上隅角瓦斯積聚，達到了治理工作面上隅角和回風巷瓦斯超限的目的。

4 2319工作面頂板高位鉆場及鉆孔布置

2319工作面共布置了2個頂板高位抽放鉆場。（見下圖）

1#高位鉆場于2241巷東幫18#橫川以南8m處開口，鉆場通道全長35m（斷面為2.5m×2.5m），沿25°坡上山施工，中線與2241巷中線夾角48°。鉆場通道施工到位后向東42°拐彎水平施工5m深鉆場平臺（斷面為3m×3m），平臺底板位于3#煤層頂板以上12m。在鉆場平臺北幫、迎頭和南幫共布置了12個巖層鉆孔（2#-13#），進尺共計1249.5m，覆蓋范圍為走向：2319面切導——以北260m區(qū)域；傾向：2237巷以東50m內(nèi)區(qū)域；鉆孔末端層位分別為：煤層頂板以上20m、25m、27m、30m、35m、48m。

2319工作面2#采空區(qū)高位鉆場于2241巷東幫14#橫川以南8m處開口，鉆場通道全長35m（斷面為2.5m×2.5m），沿25°坡上山施工，中線與2241巷中線夾角48°。鉆場通道施工到位后向東42°拐彎水平施工5m深鉆場平臺（斷面為3m×3m），平臺底板位于3#煤層頂板以上12m。在鉆場平臺北幫、迎頭和南幫共布置了14個巖層鉆孔（2#-14#），進尺共計1561m，覆蓋范圍為走向：2319面切導以北0-517m區(qū)域；傾向：2237巷以東50m內(nèi)區(qū)域；層位：煤層頂板以上20m、25m、27m、30m、35m、48m。

5 效果分析

2319面根據(jù)頂板巖性、工作面推進速度、鉆孔施工進度等因素，來確定鉆孔的深度、終孔高度。下面以1#鉆場為例來說明頂板高位鉆孔抽放試驗效果。（見下表）

1#頂板高位抽放鉆孔單孔最大抽放濃度30%～55%、流量為0.9～1.m3/min。單個鉆場抽放量7.2～12m3/min。走向高位鉆孔抽放瓦斯?jié)舛雀?，抽放量穩(wěn)定。走向高位鉆孔抽放濃度45%～65%，單孔流量2.3～2.6 m3/min，單個鉆場抽放量10～17m3/min。通過走向高位鉆孔抽放，使工作面回采過程中回風瓦斯由1.2～2%，降到0.4～0.6%，工作面上隅角瓦斯下降到0.8%～0.9%之間。該工作面累計抽放瓦斯量197.79萬m3。較好地解決了工作面上隅角及回風巷瓦斯超限斷電的問題。

6 總結

采用頂板高位抽放鉆孔對采空區(qū)進行瓦斯抽放，可解決由于煤層松軟、裂隙不發(fā)育、透氣性低，在煤層中鉆孔成孔率低，抽放效果差，導致采區(qū)煤體瓦斯含量高、回采過程中瓦斯涌出量大的問題。根據(jù)2319綜采工作面的實踐，采用此方法時，比較重要的技術難點是掌握采煤工作面的裂隙帶的高度，對鉆孔施工技術參數(shù)要求較高，受頂板巖性、構造影響大。若鉆孔設計不合理、終孔位置偏差大，其抽放效果就不理想。且高位鉆孔處于動壓區(qū)內(nèi)，鉆孔容易受采動影響被堵塞、切斷，造成抽放濃度低、流量少的問題。

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