鹤岗鹤煤东吉矿业有限公司东兴三煤矿
摘要:以现有的技术来看，在急倾斜煤层抽采瓦斯的技术难度较大，在开采过程中会导致大量瓦斯气体的涌出，在工作面上隅角瓦斯超限的情况常见，这就需要我们采取有效方法来提高瓦斯治理效果，避免瓦斯涌出，提高开采效率。本文针对相关情况进行了介绍和分析，经过一段时间的实践证明，效果较好。工作面进风量显著降低，瓦斯超限现象也得到了控制，不但提高了生产的安全性，同时保证了生产效率。
关键词:倾斜煤层；瓦斯抽采巷；高位钻孔；采空区埋管；上隅角
本次进行研究的煤矿位于乌鲁木齐东北部，该矿井工有3个开采区，分别位于西、北、南部，目前开采的煤层倾角大约在43°到60°之间，已经属于急倾斜厚煤层，各煤层之间在顶板和底部布置两条平行的巷道，形成了一个U型通风系统。近年来瓦斯排出量非常高，大约为6.68t/m3。
一、该煤矿地质条件以及问题分析
目前该煤矿主要在地下3-6层开采，厚度为27米，煤层遇水膨胀，所以透气性不足，现阶段其主要在以下几个方面存在问题：所开采的煤层透气性严重不足，如果采用原有的采煤和瓦斯抽采同步进行的方法很难取得预想的效果，工作面开采的瓦斯涌出量非常大。其次采用采空区瓦斯抽采效果无法达到预期目的，上隅角瓦斯经常超标。该矿井具有较高的地下水含量，在钻孔的封孔期间，封孔效果不理想，很容易出现漏气，给瓦斯抽采带来了不便，给企业造成损失的同时也导致了安全隐患的出现。
二、瓦斯治理技术分析
（一）瓦斯治理技术
（1）预抽本煤层瓦斯
过去该煤矿采用开采和抽采同步进行的方法，但这种方式所抽出的瓦斯含量非常有限，在对多种方法进行比对之后，决定布置一条专门用于抽采瓦斯的巷道，并且将其作为专用回风巷，有效控制了成本。钻机间隔为10米，钻孔间隔为5米，预抽时间共300天。回采时对工作面前方孔卸压带内的钻孔进行边采边抽，从而提高瓦斯抽孔采率，减少开采层的瓦斯涌出量。其具体做法为：孔在瓦斯抽采巷内布置钻场，在钻场内沿煤层倾向孔施工交叉钻孔，尽量使钻孔在整个预抽区域内均匀布置。钻孔布置如图1所示；钻孔布置参数如表1孔所示。
（2）采空区瓦斯抽采孔
该煤矿3—6煤层采用放顶煤开采，仅采用高位钻孔抽采不能解决邻近层及采空区瓦斯涌出问题。经研究决定，同时采用高位钻孔和采空区埋管这2种方法抽采采空区及邻近层瓦斯，即采用高位钻孔抽采3—6煤层的邻近层、围岩及工作面上部采空区丢煤涌出的瓦斯，埋管抽采工作面上隅角瓦斯。高位钻孔抽采瓦斯具体做法为：在回风顺槽布置的钻场内向采空区冒落拱上方的裂隙带内呈扇形施工高位钻孔，抽采方法如图2所示；钻孔参数如表2所示。
采空区埋管的具体作法为：在回风顺槽内的低负压抽采管路上每隔30 m串接1个三通管件， 并安设阀门和抽采立管。随着工作面的推进，在抽采立管进入采空区之前，打开阀门，使抽采立管开始抽采瓦斯。立管抽采采空区瓦斯方法如图3 所示。采用2种相结合的抽采方法后，抽采系统将采空区瓦斯抽出，使之无法在上隅角处大量积聚，达到降低上隅角瓦斯体积分数的目的。
（二）瓦斯抽采钻孔封孔工艺
该煤矿目前施工的瓦斯抽采钻孔几乎全部该为顺层钻孔，且都为仰孔．采用水力排渣法。封孔时采用马丽散封孔剂封孔，该封孔方式优点是封该孔速度快、施工人员少，缺点是成本高。由于煤体较破碎且含水量较大，马丽散遇水后封孔效果较差，抽采时间较长时漏气现象频发。为了提高封孔质量，降低成本，采用水泥砂浆为封孔材料封孔，封孔方式按传统的注浆方式封孔。该方法主要是利用水泥砂浆可以渗入破碎煤体的缝隙，在水中依然可以凝固且具有气密性良好、状态稳定的特性。具体施工方法为：将注浆管和抽采管同时插入抽采钻孔内，孔口部分采用马丽散进行封堵，封堵深度为1m。待马丽散凝固以后通过注浆泵向孔内注入水泥砂浆35L，24h后即可连接抽采管路进行抽采。
图3埋管抽采采空区瓦斯示意
三、瓦斯治理技术效果分析
在采用了新型瓦斯治理技术以及封孔工艺之后，在地下3层到6层的煤层开采工作中的瓦斯治理情况显著改善。抽采管路之内的瓦斯体积分数占比已经超过10%，远远高于先前的6.6%，低负压瓦斯抽采管路内的瓦斯体积分数也已经接近8%，显著高于改造之前的4.3%。工作面进风量显著降低，从每分钟1305立方米降低到每分钟988立方米，这对于风量分配也是非常有利的，减轻了瓦斯的被动局势。在采用上述措施之后，上隅角瓦斯体积占比一直很低，甚至在回风流当中瓦斯含量已经降低到0.25%，生产效率很高，工作也有足够的安全性。
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论文作者:卢长书
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/2
标签：瓦斯论文; 煤层论文; 钻孔论文; 采空区论文; 工作面论文; 高位论文; 煤矿论文; 《防护工程》2017年第36期论文;