王晓磊 朱振

摘要：龙山煤矿-220大巷煤柱工作面平均走向长度1095m，工作面斜长136m，平均倾角14°，水文地质条件较简单，煤层瓦斯原始含量为9.2329m3/t。通过计算分析，确定该工作面抽放方法为顺层钻孔预抽煤层条带区域瓦斯防突措施。根据《二1 煤层钻孔瓦斯抽放半径测试分析报告》，取抽采率η为30%，在预抽期为3个月情况下，为提高抽采效果，最终确定钻孔孔间距为4.8m。目前，该工作面已顺利回采结束，瓦斯治理效果显著，未发生瓦斯超限事故。

关键词：瓦斯;钻孔;抽放

一、工作面概况

龙山煤矿-220大巷煤柱工作面，里段南部为23021工作面采空区、西部为矿井边界断层F301保护煤柱、东部为23043及23煤柱工作面采空区;-220大巷煤柱工作面外段西部为11071工作面、东部为21采区（未采动）。工作面上下顺槽及切眼均沿煤层底板布置。工作面平均走向长度1095m，平均倾斜宽度136m，工作面煤层平均倾角14°。水文地质方面，该工作面顶板砂岩含水层富水性弱，补给条件差，对工作面采掘影响不大。根据鑫龙瓦斯灾害实验室在大巷煤柱底板巷煤层原始含量测定结果，-220大巷煤柱上顺槽区域煤层瓦斯原始含量为9.2329m3/t。钻孔瓦斯流量衰减系数介于0.3812～1.3579d-1之间，钻孔百米钻孔初始瓦斯流量为0.0043～0.0901 m3/min。

二、工作面瓦斯储量计算

经安阳鑫龙煤业（集团）有限责任公司灾害防治实验中心测定大巷煤柱工作面煤层瓦斯含量为9.2329m3/t 。大巷煤柱工作面平均走向长度1095m，倾斜宽度136m，平均厚度7.5m，容重1.46t/m3。则该工作面预抽煤层瓦斯储量为：

Q储=L1×H1×M×γ×X

式中：L1—大巷煤柱工作面平均走向长度，m;

H1—工作面倾斜宽度，m;

M—煤层平均厚度，m;

γ—煤的容重，t/m3;

X—煤层瓦斯含量，m3/t;

根据L1=1095m;H1=136m;M=7.5m;γ=1.46 t/m3;X=9.2329 m3/t。

代入公式得：Q储=1095×136×7.5×1.46×9.2329=1505.58万m3

因此，大巷煤柱工作面需要预抽的煤层瓦斯储量为1505.58万m³。

三、工作面需抽瓦斯量计算

根据《河南省强化安全生产暂行规定》第三条规定：矿井所采煤层瓦斯压力大于0.6 MPa或瓦斯含量大于6m3/t时，必须采取保护层开采或底（顶）板岩巷预抽煤层瓦斯，严禁采用局部防突措施替代区域防突措施，残余瓦斯压力及含量降到0.6MPa和6m3/t以下后，方可进入煤层进行采掘作业。

矿井根据以上规定，为确保抽放效果，设计残余瓦斯含量最大值为5.9m3/t，取残余瓦斯则大巷煤柱上底抽巷预抽煤巷条带应抽出的最小瓦斯量：

QY= L×H×M×γ×（X-XY）

式中：XY—残余瓦斯含量，m3/t。

代入公式得：QY =1095×136×7.5×1.46×（9.2329-5.9） =543.49万m3

四、抽放方法选择

通过以上分析，根据矿井生产能力要求、煤层赋存条件和工作面巷道布置及煤层瓦斯赋存和涌出特点， 该工作面抽放方法设计为：顺层钻孔预抽煤层条带区域瓦斯防突措施。

五、抽放钻孔设计

根据《防治煤与瓦斯突出规定》、采掘接替安排及大巷煤柱上底板抽放巷距煤层底板距离、顺槽位置和钻机能力，钻孔终孔点控制大巷煤柱上顺槽煤巷掘进工作面巷道上帮不少于15m，下帮不少于15m。

钻孔施工单位根据地测部门提供的地质构造资料及龙山煤矿《二1 煤层钻孔瓦斯抽放半径测试分析报告》，进行确定抽放钻孔间距。根据报告结果，取抽采率η为30%，预抽期在3个月情况下，钻孔孔间距为4.9m，为提高抽采效果，抽采孔间距确定为4.8m。

根據上述条件，大巷煤柱上底板抽放巷共设计钻孔133组（1729个钻孔，地质构造及特殊情况适当增加或减少钻孔），设计钻孔总工程量69160m（其中煤孔段16437m），钻孔开孔间距为400mm，底排距底板1600mm，则大巷煤柱上顺槽吨煤钻孔量=16437/（477×38.66×7.5×1.46）=0.06m/t，大于《煤矿瓦斯抽放规范》规定的较难抽放厚煤层吨煤瓦斯钻孔量要大于0.03m/t的要求。

六、封孔设计

为了保证瓦斯抽放钻孔封孔效果，设计采用机械封孔工艺，对瓦斯抽放钻孔封孔设备、封孔工艺和方式以及封孔注意事项进行明确。

1.封孔深度：钻孔封孔深度为12m，封孔段的深度为6m。

2.封孔段外段：外段封堵在距阀门2米处，捆绑煤矿用封孔袋，并将注浆管一并捆绑在一起。捆绑时要注意胶带缠绕位置位于送管里侧，以确保封孔袋向钻孔孔口方向膨胀。

3.注浆时注意事项：

（1）将注浆泵水平放置，并将其固定在便于封孔作业的适当位置，合理布置（平铺）吸排浆管路，避免管路扭曲、打折、交叉等。

（2）管路连接前先将管口擦拭干净，然后开气将管路内杂物吹尽再进行连接，以保证气源洁净，启动注浆泵，无异常现象，准备注浆。

（3）注浆中要时常观察出浆压力表、各浆液的混合比和活塞的运动速度;

（4）打开风源控制阀门，把封孔浆液注入到钻孔内实现封孔作业。

（5）封孔完毕后立即先关闭机器上风源控制阀，使泵停止工作，并打开泄压阀门，然后推拉几次（四至五次）枪头上手动控制阀门开关，保证枪内无残留料液，最后关闭泄压阀门、合上手动控制阀开关和吸料管阀门并用橡胶堵头堵住吸料管两端，卸去主风管。

（6）待封孔材料凝固20分钟后联抽。

七、结束语

该设计符合《防治煤与瓦斯突出规定》、《河南省强化安全生产暂行规定》等规定，并结合矿井实际接替问题，最大限度的优化了大巷煤柱工作面的瓦斯抽采钻孔参数。目前，该工作面已顺利回采完毕，在回采工程中，瓦斯治理效果显著，未发生瓦斯超限事故。

参考文献：

[1]张挺哲.上保护层开采底板卸压瓦斯抽采技术研究[J].西部探矿工程，2019，31（08）：137-138+141.

[2]马乐辉，李锋，王雨生.突出煤层综放工作面高位抽采巷抽采瓦斯应用研究[J].中国煤炭，2019，45（07）：68-71+110.