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[摘 要]胜利矿15号煤临近层瓦斯含量高，放顶煤开采采高大，造成临近层瓦斯涌出量大，危及安全。利用高位钻孔抽放临近层瓦斯，保证工作面瓦斯不超限，实现安全回采，减少尾巷掘进工程量400米，节省费用减少投资成本。
[关键词]高位钻孔 抽放瓦斯 安全回采
中图分类号：R565+.1 文献标识码：R 文章编号：1009―914X（2013）34―0386―01
1、工作面概况
胜利矿150102工作面开采15号煤层，煤层厚5.45-7.37m，平均6.38m，工作面面长100米，走向420米。15号煤层位于K2灰岩下18m左右，结构中等，一般含夹石0-4层，煤层直接顶为砂质泥岩，节理发育，厚度约10.4m，老顶为K2灰岩，厚度约5.0m，底板为砂质泥、砂岩，厚约为6.6m。工作面采用倾斜长壁高档普采放顶煤采煤法，铺设经纬网，单体液压支柱和π型钢梁成对支护，全部垮落法管理顶板。150102工作面采用U型通风系统，工作面设计风量为454.8 m?/min。
2、工作面瓦斯来源分析及治理措施
胜利矿15号煤含煤地层为石炭系太原组，以灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰白砂岩及3层石灰岩组成，从煤系地层瓦斯赋存规律来看，15号煤层瓦斯含量不大，煤层瓦斯涌出量是很小的，根据检测15号煤层瓦斯绝对涌出量为3.79m?/min，煤层自燃等级为Ⅲ级，煤尘无爆炸危险。但是15号煤层上覆煤层及灰岩中富含瓦斯，经打钻探查，上覆煤岩层中钻孔中瓦斯达70%。由于放顶煤工艺采高较大，顶板垮落影响范围大，造成临近层瓦斯大量涌出，易造成工作面上隅角瓦斯超限。
2.1治理措施选择
根据阳煤集团治理瓦斯经验，工作面瓦斯治理主要采用施工专用排瓦斯巷（内错尾巷），以及进行瓦斯抽放等方法。根据胜利矿的煤层赋存特点及原来治理瓦斯经验，主要是在工作面施工内错尾巷及设风帐等方法。因现在胜利矿已安装瓦斯移动抽放泵，为发挥抽放泵的作用，减少巷道掘进工作量，设计采用抽放的方法治理瓦斯。
瓦斯抽采方法的选择，主要是根据工作面瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑。选择的瓦斯抽采方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件；应根据瓦斯来源及涌出构成进行，尽量采取综合瓦斯抽采方法，以提高瓦斯抽采效果；有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道相结合；选择的瓦斯抽采方法应有利于抽采巷道布置与维修、提高瓦斯抽采效果和降低抽采成本；所选择的抽采方法应有利于抽采工程施工、抽采管路敷设以及抽采时间增加。胜利煤业为机采π钢放顶煤工艺，采用全部垮落法管理顶板，采高大，冒落高，临近层瓦斯涌向采空区，采空区的瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面，造成上隅角瓦斯超限。可采取对采空区直接抽放和施工高位钻孔对临近层瓦斯进行抽放。因临近层瓦斯是该面瓦斯涌出的主要来源，故应采用高位钻孔对临近层瓦斯进行抽放，减少临近层涌向采空区的瓦斯量。
2.2瓦斯抽放的必要性
根据工作面的瓦斯涌出量预测结果，正常回采时工作面的绝对瓦斯涌出量为3.76 m?/min，工作面设计风量为454.8m?/min，则工作面的风排瓦斯能力为q=Q×0.8/100×k
q——风排瓦斯量m?/min
k——瓦斯涌出不均衡系数取1.5
则：q=454.8×0.8/100×0.5=1.82（m?/min）
因此风排瓦斯量为1.82 m?/min，剩余的1.94 m?/min瓦斯必须采取抽排，该面采用风排、抽排的综合治理方法。
2.3钻孔设计
1、钻场布置：
在工作面150102回风巷每隔50m布置1个钻场，共布置6个钻场。
2、钻孔布置：
每一个钻场内向工作面方向施工3个钻孔，钻孔倾角为+30°，第一个孔方位角和巷道夹角为5°、第二个孔巷道夹角为10°、第三个孔和巷道夹角为15°开孔相邻钻孔间距不小于500mm，离钻场底板不低于1.2米，钻孔孔深90米，后面钻场钻孔与前面钻场钻孔压茬不低于30米。钻孔终孔位置距回风巷垂距52米，穿过K2灰岩及12号煤层。
3、施工钻孔的要求及方法：
3.1钻孔结构：
探放孔采用φ108mm钻头开孔，钻进11m后下入10mφ108mm的套管，然后用φ73mm钻头钻至终孔。钻孔下入套管用水泥、玻璃水双液浆进行封固，水泥浆比重1.5—1.8g/cm?，套管下置越浅要比重越大；玻璃水用量以每100kg水泥加入10kg为宜。套管封固后要作耐压试验，耐压试验不小于3.0MPa，持续时间不小于30分钟。试压期间，套管无松动、退出，孔口及周围煤（岩）壁无漏水等异常现象视为合格，否则重封。套管试压合格后，在孔口管上安设相应尺寸的闸阀后方可钻进。套管要按设计要求下足，上满丝被紧，封套管及打压实验时，泵压力表、调压阀要灵敏可靠，上紧被牢，高压软管两端都要用“U”型销子插牢，不允许用铁丝代替，人员躲至安全隐蔽处，注浆结束后，要将泵、高压软管及水箱冲洗干净。
3.2施工要求：
钻探采用ZLJ-2350型钻机，探水队将检查好的钻机、注浆泵、钻杆提前运至施工地点附近，妥善放置，并接好防尘铁管、软管。防治水科负责施工设计，并在施工现场挂钻孔方位线，标明钻孔倾角、钻孔起始位置等，在设计上注明钻孔数目、倾角、位置和钻孔深度等技术要求。稳钻前，稳钻地点及前后5米范围内坚持敲帮问顶制度，用小杆、木楔架固支架、刹实顶帮。稳钻托架必须牢固、可靠，所用铁丝强度不低于8#，稳钻托架微向前倾，稳固有力。稳钻符合钻孔技术要求，并利于人员安全操作。探水队打钻前现场提前备好套管和止水阀门。瓦斯报警仪挂于迎头高处，如有异常及时撤人。钻工要认真做好班中记录，记录清楚初见积水位置、水色、气味、水量及变化等情况。
4、避灾路线
避水灾路线：
施工地点→150102回风巷→150100南回风巷→150100南回风联络巷→总回风巷→回风立井→地面
避火灾路线：
施工地点→150102回风巷→150100南运输巷→集中轨道巷→副斜井→地面。
5、抽放效果
胜利煤业瓦斯移动抽放泵型号为ZWY-90/110型井下移动瓦斯抽采泵，转速为390r/min，功率110kW、电压660V的配套矿用隔爆电机。
150102工作面计划风量454.8m?/min，实际风量480m3/min，瓦斯涌出量3.76 m3/min。瓦斯抽放泵流量50m3/min，抽放负压65Kpa，抽放浓度平均12%，抽放量9m3/min，每班平均抽放6小时，每天抽放量6280m3/min，风排瓦斯量0.96m3/min。抽放后回风流瓦斯浓度0.2%，上隅角瓦斯浓度0.3-0.8%。该工作面自今年2月份开始推采，到6月初已推采90多米，安全采出煤炭9万吨，无因瓦斯超限影响产量，效益明显。
通过对150101采用高位钻孔进行临近层瓦斯抽放，達到了以往通过尾巷治理瓦斯的效果，由于少掘尾巷巷道400米，节省费用共计38.4万元。
作者简介：
高祥春 男，1964年生，毕业于山东科技大学，助工，山东鑫国煤电有限责任公司，现在山西昔阳安顺胜利煤业有限公司从事技术管理工作，研究方向：煤矿通风。
[关键词]高位钻孔 抽放瓦斯 安全回采
中图分类号：R565+.1 文献标识码：R 文章编号：1009―914X（2013）34―0386―01
1、工作面概况
胜利矿150102工作面开采15号煤层，煤层厚5.45-7.37m，平均6.38m，工作面面长100米，走向420米。15号煤层位于K2灰岩下18m左右，结构中等，一般含夹石0-4层，煤层直接顶为砂质泥岩，节理发育，厚度约10.4m，老顶为K2灰岩，厚度约5.0m，底板为砂质泥、砂岩，厚约为6.6m。工作面采用倾斜长壁高档普采放顶煤采煤法，铺设经纬网，单体液压支柱和π型钢梁成对支护，全部垮落法管理顶板。150102工作面采用U型通风系统，工作面设计风量为454.8 m?/min。
2、工作面瓦斯来源分析及治理措施
胜利矿15号煤含煤地层为石炭系太原组，以灰黑色砂质泥岩、泥岩、灰白砂岩及3层石灰岩组成，从煤系地层瓦斯赋存规律来看，15号煤层瓦斯含量不大，煤层瓦斯涌出量是很小的，根据检测15号煤层瓦斯绝对涌出量为3.79m?/min，煤层自燃等级为Ⅲ级，煤尘无爆炸危险。但是15号煤层上覆煤层及灰岩中富含瓦斯，经打钻探查，上覆煤岩层中钻孔中瓦斯达70%。由于放顶煤工艺采高较大，顶板垮落影响范围大，造成临近层瓦斯大量涌出，易造成工作面上隅角瓦斯超限。
2.1治理措施选择
根据阳煤集团治理瓦斯经验，工作面瓦斯治理主要采用施工专用排瓦斯巷（内错尾巷），以及进行瓦斯抽放等方法。根据胜利矿的煤层赋存特点及原来治理瓦斯经验，主要是在工作面施工内错尾巷及设风帐等方法。因现在胜利矿已安装瓦斯移动抽放泵，为发挥抽放泵的作用，减少巷道掘进工作量，设计采用抽放的方法治理瓦斯。
瓦斯抽采方法的选择，主要是根据工作面瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑。选择的瓦斯抽采方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件；应根据瓦斯来源及涌出构成进行，尽量采取综合瓦斯抽采方法，以提高瓦斯抽采效果；有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道相结合；选择的瓦斯抽采方法应有利于抽采巷道布置与维修、提高瓦斯抽采效果和降低抽采成本；所选择的抽采方法应有利于抽采工程施工、抽采管路敷设以及抽采时间增加。胜利煤业为机采π钢放顶煤工艺，采用全部垮落法管理顶板，采高大，冒落高，临近层瓦斯涌向采空区，采空区的瓦斯在风压的作用下涌向回采工作面，造成上隅角瓦斯超限。可采取对采空区直接抽放和施工高位钻孔对临近层瓦斯进行抽放。因临近层瓦斯是该面瓦斯涌出的主要来源，故应采用高位钻孔对临近层瓦斯进行抽放，减少临近层涌向采空区的瓦斯量。
2.2瓦斯抽放的必要性
根据工作面的瓦斯涌出量预测结果，正常回采时工作面的绝对瓦斯涌出量为3.76 m?/min，工作面设计风量为454.8m?/min，则工作面的风排瓦斯能力为q=Q×0.8/100×k
q——风排瓦斯量m?/min
k——瓦斯涌出不均衡系数取1.5
则：q=454.8×0.8/100×0.5=1.82（m?/min）
因此风排瓦斯量为1.82 m?/min，剩余的1.94 m?/min瓦斯必须采取抽排，该面采用风排、抽排的综合治理方法。
2.3钻孔设计
1、钻场布置：
在工作面150102回风巷每隔50m布置1个钻场，共布置6个钻场。
2、钻孔布置：
每一个钻场内向工作面方向施工3个钻孔，钻孔倾角为+30°，第一个孔方位角和巷道夹角为5°、第二个孔巷道夹角为10°、第三个孔和巷道夹角为15°开孔相邻钻孔间距不小于500mm，离钻场底板不低于1.2米，钻孔孔深90米，后面钻场钻孔与前面钻场钻孔压茬不低于30米。钻孔终孔位置距回风巷垂距52米，穿过K2灰岩及12号煤层。
3、施工钻孔的要求及方法：
3.1钻孔结构：
探放孔采用φ108mm钻头开孔，钻进11m后下入10mφ108mm的套管，然后用φ73mm钻头钻至终孔。钻孔下入套管用水泥、玻璃水双液浆进行封固，水泥浆比重1.5—1.8g/cm?，套管下置越浅要比重越大；玻璃水用量以每100kg水泥加入10kg为宜。套管封固后要作耐压试验，耐压试验不小于3.0MPa，持续时间不小于30分钟。试压期间，套管无松动、退出，孔口及周围煤（岩）壁无漏水等异常现象视为合格，否则重封。套管试压合格后，在孔口管上安设相应尺寸的闸阀后方可钻进。套管要按设计要求下足，上满丝被紧，封套管及打压实验时，泵压力表、调压阀要灵敏可靠，上紧被牢，高压软管两端都要用“U”型销子插牢，不允许用铁丝代替，人员躲至安全隐蔽处，注浆结束后，要将泵、高压软管及水箱冲洗干净。
3.2施工要求：
钻探采用ZLJ-2350型钻机，探水队将检查好的钻机、注浆泵、钻杆提前运至施工地点附近，妥善放置，并接好防尘铁管、软管。防治水科负责施工设计，并在施工现场挂钻孔方位线，标明钻孔倾角、钻孔起始位置等，在设计上注明钻孔数目、倾角、位置和钻孔深度等技术要求。稳钻前，稳钻地点及前后5米范围内坚持敲帮问顶制度，用小杆、木楔架固支架、刹实顶帮。稳钻托架必须牢固、可靠，所用铁丝强度不低于8#，稳钻托架微向前倾，稳固有力。稳钻符合钻孔技术要求，并利于人员安全操作。探水队打钻前现场提前备好套管和止水阀门。瓦斯报警仪挂于迎头高处，如有异常及时撤人。钻工要认真做好班中记录，记录清楚初见积水位置、水色、气味、水量及变化等情况。
4、避灾路线
避水灾路线：
施工地点→150102回风巷→150100南回风巷→150100南回风联络巷→总回风巷→回风立井→地面
避火灾路线：
施工地点→150102回风巷→150100南运输巷→集中轨道巷→副斜井→地面。
5、抽放效果
胜利煤业瓦斯移动抽放泵型号为ZWY-90/110型井下移动瓦斯抽采泵，转速为390r/min，功率110kW、电压660V的配套矿用隔爆电机。
150102工作面计划风量454.8m?/min，实际风量480m3/min，瓦斯涌出量3.76 m3/min。瓦斯抽放泵流量50m3/min，抽放负压65Kpa，抽放浓度平均12%，抽放量9m3/min，每班平均抽放6小时，每天抽放量6280m3/min，风排瓦斯量0.96m3/min。抽放后回风流瓦斯浓度0.2%，上隅角瓦斯浓度0.3-0.8%。该工作面自今年2月份开始推采，到6月初已推采90多米，安全采出煤炭9万吨，无因瓦斯超限影响产量，效益明显。
通过对150101采用高位钻孔进行临近层瓦斯抽放，達到了以往通过尾巷治理瓦斯的效果，由于少掘尾巷巷道400米，节省费用共计38.4万元。
作者简介：
高祥春 男，1964年生，毕业于山东科技大学，助工，山东鑫国煤电有限责任公司，现在山西昔阳安顺胜利煤业有限公司从事技术管理工作，研究方向：煤矿通风。