浅谈玉华煤矿综采工作面高位钻孔代替高抽巷可行性分析

高臻

陕西陕煤铜川矿业有限公司玉华煤矿 陕西铜川 727015

近年来，随着矿井开采深度增加和开采强度增大，瓦斯问题逐渐凸显，一定程度上制约了煤矿的安全高效开采，特别是综放工作面。综采放顶煤工作面瓦斯治理的难题是工作面上隅角的瓦斯超限，目前大多矿井采用低位岩石高抽巷抽采采空区的瓦斯，虽然解决了工作面上隅角的瓦斯超限难题，但成本高，同时造成采掘接替紧张。随着瓦斯抽采技术水平的不断提高，对于瓦斯来源仅为本煤层或主要来源于本煤层、且工作面绝对瓦斯涌出量不超过20m3/min的综采放顶煤工作面，如何做到“治得住、治得快、治得省”，是值得研究的课题。如果在瓦斯“治得住”的前提下，取消低位高抽巷，既可以降低成本，实现技术经济一体化，又可以缓解采掘接替紧张的被动局面，实属“一举三得”。

1 矿井概况

玉华煤矿位于黄陇侏罗纪煤田东段的焦坪矿区北部，南距铜川市约37km。2012年矿井生产能力核定为240万吨，玉华井田面积约为36.3km2，可采储量18765.5万吨,服务年限55.8年，主采煤层为4-2煤层；采煤方法为走向长壁后退式综采放顶煤，全部垮落法管理顶板。

煤层赋存：玉华煤矿4-2煤层为该井田的主要可采煤层，在全井田普遍可采，局部无煤，厚度0-31.53m，一般10m，为全区大部可采的稳定煤层，倾角4°-10°。根据地质勘探过程中对煤层瓦斯测试分析结果得出，4-2煤层瓦斯赋存量为l.38-7.2m3/t，平均5.5m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量在7.96-29.71m3/min之间，相对瓦斯涌出量在2.75-7.58m3/t之间。

煤尘爆炸指数和自然发火期：玉华煤矿4-2煤层煤尘具有爆炸危险性，为易自燃煤层，爆炸火焰135mm，煤层爆炸指数为44.37%；发火期一般为3-6个月，最短28天，着火温度226-330℃，氧化程度50-89%，属Ⅱ类自燃煤层。

2 2403综放工作面高位钻孔替代高抽巷治理瓦斯实践情况

2.1 2403综放工作面概况

2403综采面是二盘区东翼第二个工作面，开采4-2#煤层，煤层厚度4.3-10.28m，平均煤厚8m，工作面走向长度为1908m，可采走向长度1768m，倾斜长度240m，采用走向长壁后退式综采放顶煤开采方法，全部垮落法管理顶板。

2403回顺通过间接法实测煤层原始瓦斯含量最大原始瓦斯含量为4.27m3/t（210m）、最小为2.78m3/t（1730m），瓦斯含量沿走向由外向里总体呈逐渐变小的趋势。根据分源法计算结果预计回采期间，2403工作面最大绝对瓦斯涌出量为19.2m3/min。

2.2 高位顶板钻孔设计方案

工作面里段120m区域瓦斯治理方案具体如下：

钻孔技术参数设计：2403 高抽巷掘进至距切眼120m处停掘，在停掘正头扩刷顶板钻场，并利用横川与回顺贯通。钻场规格：长3.5米、宽4.0米、高3.5米。在钻场内施工三组（一组下排孔、一组低位孔，一组高位孔）钻孔，每组7个，共21个孔（孔径133mm），钻孔设计总工程量为2698.2m。其中下排孔沿倾向距工作面回顺下帮3m-42m，与切眼打透；低位孔终孔点沿倾向距工作面回顺下帮0m-42m，终孔高度距4-2#煤顶板以上10m处；终孔孔间距均为6-7米；高位孔终孔点沿倾向距工作面回顺煤壁3.5m-45.5m，终孔高度距4-2#煤顶板以上30m处；终孔孔间距为7米。

高位顶板走向钻孔封孔要求：采用“两堵一注”工艺封孔，封孔深度15米，孔口以里15米范围内为φ900mmPVC实管，15米以里全程下φ75mmPVC筛管。

2.3 高位顶板钻孔抽采情况

2.3.1抽采数据

抽采数据采集结果：顶板钻孔抽采单孔混合流量在3.2-11.5m3/min之间，单孔瓦斯浓度在0.1-10%之间，孔口负压4.2-35.1Kpa之间；支管路内瓦斯浓度0-6.05%之间、混合流量21.6-206.2m3/min。21个钻孔合计抽采纯瓦斯量3-5m3/min。生产期间，回风流瓦斯保持在0.22%左右，上隅角瓦斯保持在0.3%左右，工作面风排瓦斯量2-3m3/min，抽采量4-6.5m3/min，工作面绝对瓦斯涌出量6-9m3/min。

2.3.2瓦斯治理效果分析

工作面日推进度达4m以上时，工作面最大绝对瓦斯涌出量8.8 m3/min，抽采瓦斯纯量6.5m3/min，其中顶板孔抽采4.9 m3/min，落山埋管抽采1.6 m3/min，顶板孔抽采纯量占总抽采量的75%。工作面风排瓦斯量2.3 m3/min，回风流瓦斯浓度0.26%，落山瓦斯浓度0.32%。顶板钻孔抽采单孔混合流量在5-11.5m3/min之间，单孔瓦斯浓度在0.1-10%之间，孔口负压12.4-35.1Kpa之间.

3 效果展望

本次试验区域煤层较薄、瓦斯涌出量相对较小，采取“高位钻孔替代高抽巷”抽采瓦斯能够解决回采期间瓦斯防治问题。但在厚煤层、瓦斯涌出量相对较大区域，则必须在技术上对钻孔设计参数进行合理优化，在瓦斯治理上优化抽采系统，提高高位钻孔抽采效果，才能真正替代高抽巷、解决回采期间瓦斯防治问题[1]。

4 结语

玉华煤矿在2403综采工作面120m巷道内使用高位钻孔代替高抽巷治理瓦斯的实践结论，对后续综采工作面进一步全面使用该方式进行了验证。使用高位钻孔代替高抽巷治理瓦斯不但大量减少掘进工程量，缓解采掘接续紧张问题，同时减少人力、财力投入，经济效益将大幅提高。

由于本人理论水平和阅历有限，只是结合玉华煤矿生产实际，浅谈了玉华煤矿综采工作面使用高位钻孔代替高抽巷的可能性，不足之处虚心接受批评指正。