突出矿井掘进工作面瓦斯抽采技术研究

突出矿井掘进工作面瓦斯抽采技术研究

刘忠恕

贵州神田矿业发展有限公司，贵州省毕节市 551503

摘要：矿井掘进工作过程中极易受到瓦斯因素的影响，不仅无法实现高效掘进的目标，且在掘进工作过程中会面临较大的安全风险。对于突出矿井掘进工作面来说，通过有效的瓦斯抽采技术和巷道交替施工轮掘作业可以很大程度上提升掘进效率和质量，有良好的应用效果。本文对突出矿井掘进工作面的瓦斯抽采技术应用要点作系统的分析论述。

关键词：矿井掘进；瓦斯抽采；瓦斯事故

针对突出矿井掘进工作面极易受到瓦斯因素影响这一问题，近年来矿业公司给予了充分的重视，并在实践过程中掌握了煤层瓦斯预抽、巷道交替施工轮掘及掘进工作面钻孔瓦斯抽采等技术，均可取得较好的效果。本文以贵州龙场煤矿瓦斯治理为案例，对掘进工作面瓦斯抽采技术作针对性的分析论述，旨在为相关的矿井企业提供参考性的意见。

1. 矿井瓦斯治理困境

贵州神田矿业发展有限公司属于煤与瓦斯突出矿井，设计生产能力为60万t/a（一期）。经监测瓦斯含量可以达到14-27m³/t，压力可以达到1.00-1.76MPa，透气性系数达到0.113-0.27m²/MPa²·d。根据实际情况预先在矿井地面设置了永久瓦斯抽放泵站，并采用顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯与穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯来实现彼此消突的目的。

针对煤层瓦斯突出这一危险性，技术部制定了区域综合防突措施，但实际应用中并未取得良好的成效。经现场测验后发现，掘进工作面前方的煤岩体极易受到多种应力叠合作用，导致所积聚的能量过多。若在掘进工作过程中打破应力平衡状态，势必导致巷道掘进工作更易受到软分层发育及抽采时间的影响，这大大增加了瓦斯事故的发生风险^[1]。针对这一问题虽然做了相应的处理，但部分区域依然残留着含量很高的瓦斯，掘进工作效率与安全性均受到较大的影响。

2. 突出矿井掘进工作面瓦斯抽采技术要点

   1. +925东大巷瓦斯抽放巷瓦斯抽采要点

+925东大巷执行密集钻孔抽采技术。实际操作时的技术要点包括四点：①在+925东大巷的工作面向北施工，工作面的两排均设置钻孔，钻孔共计18个，呈三花特点布置，长度可以达到50m。每一排钻孔的开孔高度均控制在距离底板部位3.5m处，孔深在26-48m；②钻孔施工时采用ZDY4200LPS钻机和相关的配套设备，钻杆直径为73mm，配套使用的钻头直径为94mm；③待钻孔施工完成后对孔内进行冲洗，确保孔内无残留煤渣存在，而后使用瓦斯抽采设备进行接抽，接抽对象为浓度在10％之上的钻孔，严格保证接抽时的负压不小于13KPa，接抽时间根据实际情况来确定，本项目的接抽时间为13d。封孔所使用的材料为聚氨酯，实际的封孔长度保证在8m以上，封孔完毕后进行全面的检查。

1. 2. 一采区回风上山瓦斯抽采要点

一采区回风上山开展瓦斯抽采工作时主要应用了以下四种方案：

①针对工作面迎头的实际特点，采取了密集钻孔强化抽采技术。按照要求在每一排设置了9个钻孔，呈三花特点分布，共有三排27个钻孔，确保钻孔可以充分覆盖巷道两旁轮廓线外15m。对于上部两排的钻孔来说，需要对倾角作适当的调整，确保其可以穿透上部的软土层，顺利进入到煤层顶板。

②在掘进过程中严格执行强化抽采工作，现场实测工作流程必须严格执行《防突细则》的相关要点，在实测区域共设置5个检测点，其中2个分别位于巷道的左右两侧，另外的3个检测点分别位于巷道正前方20m、40m、60m。由技术人员开展实测工作，当构造带的残余瓦斯含量下降至6m³/t、测点的残余瓦斯含量下降至7m³/t即可判定工作有效^[2]。

③对于已掘进巷道施工钻孔来说，本项目执行补充强化抽采操作。

④已掘巷道的施工钻孔主要参数包括：布置一排的钻孔，成三花眼特点来分布，确保钻孔的开孔间距在3m，务必确保可以准确覆盖至瓦斯抽巷西帮轮廓外部的15m处。

3. 瓦斯抽采技术应用效果评价

本项目按照瓦斯危害性开展了一系列的抽采作业，取得了很好的效果，瓦斯抽采能力大大提升。以区域综合防突措施来说，虽然未取得了最佳的防突效果，但各项指标达标后依然为瓦斯抽采工作提供了良好的基础，后续所展开的一系列强化措施均是在其基础上完成。就最终实测结果来看，强化处理之后的巷道未掘区域所残余的瓦斯含量明显下降，可以控制在安全范围内，这为后续的掘进工作提供了良好的条件，掘进效率大大提升。具体的瓦斯治理结果如下：

①+925东大巷在开展强化抽采作业前的钻屑瓦斯解析指标为0.43，强化抽采作业后下降至0.3；强化抽采作业前的钻屑量为5kg/m，强化抽采作业后下降至3.2kg/m；强化抽采作业前的单月掘进尺寸为80m，强化抽采作业后提升至120m。

②一采区回风上山强化抽采作业前的钻屑瓦斯解析指标为0.45，强化抽采后下降至0.3；强化抽采作业前的钻屑量为5.3kg/m，强化抽采作业后下降至3.0kg/m；强化抽采作业前的单月掘进尺寸为90m，强化抽采作业后提升至135m。

4. 结语

就本次瓦斯治理结果来看，无论是+925东大巷还是一采区回风上山均在强化抽采后取得了良好的成效，有效的实现了快速消突的目的，实际所花费的抽采时间也大大缩短，残余瓦斯含量大大降低，这对于后续的掘进工作有十分重要的意义。考虑到突出矿井抽采工作有很强的专业性和风险性，因而今后依然要加大这方面技术的研究力度，以求掌握更多专业的知识，确保突出矿井掘进工作面瓦斯抽采高效开展。

参考文献

[1]韩涛.高瓦斯矿井抽采方式的选择研判[J].石化技术,2020,27(09):77.

[2]梁燊.迈步式钻场瓦斯抽采技术应用与研究[J].煤炭与化工,2020,43(02):106-108.