曹蕾

（潞安化工集团 司马煤业有限公司，山西 长治047500）

1 工作面概述

潞安化工集团司马煤业有限公司1208工作面位于井田二采区，1208工作面东部为回采完毕的1207工作面，西部为未采区，南部为矿区南部井田边界保护煤柱，北部为二采区3条采区大巷。

1208工作面设计走向长度为200 m，倾向长度为1 247 m，工作面回采煤层为3号石炭系煤层，工作面采用综合机械化回采工艺；1208工作面采用U型通风方式，设计配风量运巷为2 750 m3/min，风巷为2 050 m3/min。

2 回采煤层特性及瓦斯赋存情况

2.1 3号煤层特性

（1）1208工作面回采的3号煤层平均厚度为6.39 m，平均倾角为3°，该煤层赋存稳定，煤厚变异较小，煤层结构较简单。煤体以黑色、块状为主，粒状次之，亮煤为主，夹镜煤条带，煤质为贫瘦煤。

（2）3号煤层无伪顶，直接顶主要以炭质泥岩为主，基本顶主要以中粒砂岩为主，老底主要以细泥砂岩、砂质泥岩为主，见表1。

表1 1208工作面3号煤层顶底板岩性Table 1 Lithology of roof and floor of No.3 coal seam on 1208 working face

2.2 3号煤层瓦斯赋存情况

（1）通过鉴定1208工作面回采的3号煤层中实测相对瓦斯涌出量为5.35 m3/t，绝对瓦斯涌出量为31.6 m3/min，煤层内最大瓦斯压力为0.52 MPa。

（2）3号煤层岩石普氏系数为0.89～1.3，属于Ⅲ类破坏煤层；煤层孔隙率为1.9%～3.4%，煤层透气系数为0.089 9 m2/MPa2·d，煤层百米钻孔瓦斯涌出量为0.138 m3/min·hm，衰减系数为0.577 6。

3 1208工作面回采前期瓦斯抽采现状

3.1 前期瓦斯抽采技术

1208工作面回采期间主要采用顺煤层钻孔瓦斯抽采以及采空区埋管等综合瓦斯抽采技术。

3.1.1 顺煤层钻孔瓦斯抽采

（1）工作面在回采期间超前工作面50 m在头尾顺槽煤壁施工顺层钻孔[1]，钻孔深度为120 m，钻孔直径为45 mm，钻孔位置距顶板间距为1.5 m，相邻2个钻孔间距为6.0 m，如图1所示。

图1 1208工作面顺槽钻孔瓦斯抽采平面示意Fig.1 Gas extraction plane of the grooving borehole at 1208 working face

（2）对工作面煤壁同样施工一排瓦斯抽放钻孔，钻孔深度为80 m，钻孔间距为5.0 m，所有瓦斯抽放钻孔施工完后，将钻孔与朱瓦斯抽采管路连接进行雨丝预抽。

3.1.2 采空区埋管

1208工作面回采过程中为了防止采空区瓦斯积聚现象，决定在上隅角处向采空区内预埋负压管路，埋管深度为50 m，管路主要为阻燃抗静电钢管连接而成[2]，管路直径为150 mm，每根管路长度为6.0 m，在管路上每隔25 m安装1个三通阀门，并接入支管。

3.2 前期瓦斯抽采现状及问题分析

（1）瓦斯抽采现状。对1208工作面煤层采用顺槽钻孔进行4个月瓦斯抽采后，通过现场瓦斯浓度监测发现，瓦斯抽采后煤层涌出瓦斯量相对减少，工作面落煤点平均瓦斯浓度降低在0.4%以下；但是上隅角及采空区内瓦斯浓度居高不下[3]，实测上隅角平均瓦斯浓度为0.7%，最高为2.2%，采空区内瓦斯浓度平均为3.2%。

（2）原因分析。1208工作面煤层采取顺层钻孔瓦斯抽采后，虽然降低了回采煤层内部瓦斯含量，但是采空区内瓦斯含量主要来源于上覆岩体裂隙内，通过钻探发现，3号煤层直接顶为炭质泥岩，工作面在回采过程中直接顶出现裂隙发育现象，导致煤层内瓦斯涌向裂隙带，随着工作面推进裂隙带瓦斯随着顶板垮落进入采空区[4]。

4 高位裂隙瓦斯抽采技术应用

为了降低了工作面顶板裂隙带瓦斯含量，决定对1208工作面布置高位裂隙钻孔，进行瓦斯预抽。

4.1 高位裂隙瓦斯抽采设备

（1）钻孔设备。1208工作面高位裂隙钻孔主要采用C60P-400型液压钻机进行施工，钻机电机功率为62 kW，最大钻进深度为450 m，钻进速度为25 m/h（煤巷），10 m/h（岩巷）；钻机配套直径为63 mm，长度为1.5 m，以及直径为75 mm导向钻头和直径为130 mm的扩孔钻头。

（2）封孔设备。1208工作面主要采用水泥石膏浆封孔，采用型号为SGB5-11灌浆机灌浆，灌浆机功率为25 kW，单位时间注浆量为75 L/min；孔口管采用PE管，管长为3.2 m，直径为1.5 mm。

4.2 高位裂隙钻场布置

（1）钻场布置参数。1208工作面高位裂隙钻场布置在1208瓦斯预抽巷工作面煤壁侧，钻场长度为4.0 m，深度为2.0 m，高度为2.5 m，钻场顶板与工作面回采煤壁顶板齐平[5]，相邻两个钻场布置间距为60 m。

（2）钻场支护设计。钻场施工完后钻场顶板及煤壁永久支护与原回风顺槽支护设计相同，在钻场施工“单体液压支护+锚索吊棚”进行加强支护。①单体液压支柱每排布置两根，排距为2.0 m，间距为1.2 m；②每架锚索吊棚主要一根长度为2.5 m，宽度为0.15 m槽钢和2根长度为5.3 m，直径为17.8 mm锚索组成；锚索吊棚垂直煤壁布置，吊棚布置间距为1.0 m，共计施工4架锚索吊棚[6]。

4.3 高位钻孔布置参数

（1）在每个钻场向工作面方向施工一排仰斜高位裂隙钻孔，每排4个（编号为1号、2号、3号、4号），钻孔间距为0.5 m，钻孔距钻场顶板距离为1.5 m，每个钻孔深度为120 m，钻孔仰角为15°。

（2）1号钻孔与回风顺槽水平夹角为35°，2号钻孔水平夹角为25°，3号钻孔水平夹角为15°，4号钻孔水平夹角为5°，如图2所示。所有钻孔施工完后，确保钻孔终孔位置位于顶板往上20 m处[7]，水平控制距离不得低于60 m。

1208工作面高位裂隙钻孔布置平面示意如图2所示。

图2 1208工作面高位裂隙钻孔布置平面示意Fig.2 Arrangement plane of high-position fissure borehole in 1208 working face

4.4 裂隙钻孔封孔工艺

（1）首先当高位裂隙钻孔施工深度达14 m时停止钻进，及时对钻孔进行扩孔施工，扩孔后及时清理钻孔内煤屑并保证扩孔后孔径为130 mm，扩孔后及时对扩孔段埋入5节PE管[8]。

（2）钻孔内PE管安装后，对孔底采用膨胀水泥进行封堵，同时在管与孔壁之间填入一根长度为8.0 m，直径20 mm，注浆软管另一端与SGB5-11灌浆机连接，如图3所示。

图3 高位裂隙钻孔水泥石膏浆封孔平面示意Fig.3 Sealing plane of high crack drilling cement gypsum paste

（3）所有注浆设备连接完成后，开始对孔口段高压注入水泥石膏浆液，水泥石膏浆主要采用石膏、水泥、水配比为1∶7∶12的混合液[9]。

5 结 语

截止2019年4月15日1208工作面已回采结束，对工作面后期回采过程中采取高位裂隙瓦斯预抽后，通过对工作面上隅角、采空区瓦斯浓度检测发现，上隅角瓦斯浓度控制在0.5%以下，采空区瓦斯浓度控制在2.5%以下，有效解决了巷道掘进前期工作面瓦斯超限、瓦斯治理难度大的技术难题，保证了工作面安全高效回采，取得了显著应用成效。