学文网摘要结合平煤集团十矿戊9.10- 20210高瓦斯突出危险工作面实例，在结合上下巷深孔瓦斯抽放的同时，实行工作面浅孔瓦斯抽放。根据工作面大采高煤层特点，浅孔抽放采用钻孔深度24 m，孔径为Ф89 mm，钻孔每循环保留不少于20 m的超前距，在系统负压的作用下，浅孔抽放有效降低了综采面瓦斯突出危险，取得了良好的经济效益。
关键词：大采高工作面；瓦斯突出；浅孔瓦斯抽放；抽放应用效果
高瓦斯突出矿井回采工作面瓦斯突出问题严重制约矿井安全生产。河南平顶山煤业集团十矿是一座3 Mt/a的大型“双高”矿井，该矿主采戊组、己组煤层，且都属于突出煤层。1996年被煤科总院重庆分院鉴定为煤与瓦斯突出矿井，当时的绝对涌出量为44 m3/min。2006年瓦斯等级鉴定结果相对涌出量为14.7 m3/t，绝对涌出量为125.46 m3/min，涌出量平均每年增加6.8%。目前，矿井瓦斯涌出量很大且突出危险十分严重，十矿瓦斯灾害在平顶山矿区表现最为严重。据统计，该矿瓦斯涌出量占集团公司涌出总量的20%，自1998年首次突出至今突出次数高达64次，占集团公司总突出次数的34 %。随着矿井开采深度的增加，煤与瓦斯突出频率加大，强度加强，已严重制约了矿井安全生产和高产高效建设。
为了解决这个问题，特在综采一队回采的戊9.10- 20210高瓦斯突出危险工作面进行了浅孔抽放技术的应用研究。
1 采面概况
戊9.10- 20210采面位于十矿北翼戊组中区东翼五阶段，西靠本采区三条下山，东至采区边界，南邻戊9.10-20190采空区，北部尚未开采。相对地面位置为马棚山，地面标高+360～+450m，工作面标高-506～-553m,埋深866～1003m。如***1所示，工作面对应的上部的丁组煤层未回采，下部己组煤层尚未回采。
工作面煤层外段为戊9.10煤层，厚度3.8～4.3m之间，里段上部为戊9.10合层，下部为戊10煤层，戊10厚度2.6～3.0m。工作面倾角7°～10.7°。
戊9.10-20210采面有效走向885 m，切眼斜长238.2 m，采高3.2 m，储量79.4万吨。2010年12月开始回采，预计2011年10月结束。该煤层为突出煤层且透气性系数极低，透气性系数为0.0019 mD（毫达西），瓦斯相对涌出量11.37 m3/t，绝对涌出量23.7 m3/min。戊9-10煤层瓦斯压力最大1.5 MPa，最小0.83 MPa，煤层瓦斯含量14.65 m3/t，处于预测突出危险带，有较高的突出危险性。
2 浅孔抽放机理分析
***2采面沿推进方向煤体应力分布
在采掘活动的影响下，沿工作面推进方向的支承压力分为三个区卸压区、应力集中区和原岩应力区如***2所示。应力集中区最大应力比原岩应力大1~2倍，致使煤体发生塑性变形破坏。应力集中区在煤壁前方8~25 m，峰值在煤壁前方8~12 m。在此范围内受塑性应力破坏和超前动压影响，该区煤体结构破坏，产生扩容现象，使煤层透气性明显增加，大量瓦斯吸附状态转化为游离状态，而且瓦斯由采面深部向煤壁方向涌出，进入采面，导致上隅角瓦斯积聚。
浅孔抽放在抽放系统负压的作用下，钻孔附近煤层瓦斯流动方向发生变化，形成了径向流动。随着时间的延长，抽放半径增大，当抽放半径作用到煤层顶板和相邻抽放孔之间的区域时，采面附近煤层完全处于抽放负压作用下，隔断控制了浅部煤体瓦斯，从而由抽放钻孔排放，减少了采面生产的危险性。浅孔抽放条件下煤体瓦斯的运动特征如***3所示。
***3浅孔抽放条件下煤体瓦斯的运动
3 浅孔抽放的技术措施与效果
3. 1 抽放方法
与施工
戊9.10-20210工作面的特点和建立的本煤层和上隅角抽排放系统，依据采面风量供求，回采期间严格按突出危险工作面作业。采用“三八”制作业，抽排放钻孔安排在检修班施工，保证成孔后立即抽放。钻孔打成立即插入FKT-100-0.5型瓦斯抽放快速封孔器进行抽放，而生产班割煤时临时取下采煤机前后20m内的封孔器，待割过煤后迅速插入进行抽放，以保证有足够的抽放时间，最后一个施工钻孔联网抽放时间不少于2 h，提高抽放效果。当地质条件发生变化时，应适当增加抽放钻孔的密度和排放时间，充分排放煤体瓦斯。采面浅孔抽放钻孔布置如***4所示。
***4采面浅孔抽放钻孔布置示意***
其施工技术要求如下：
1、钻孔深度24 m，孔径为Ф89 mm，钻孔每循环保留不少于20 m的超前距；
2、机头向上、机尾向下10 m内不布置钻孔，其它区域钻孔每2 m布置一个；钻孔每施工完一个要及时联网抽放，抽放时间不得小于2小时，以最后一个联网钻孔为准；主机不许连续两天停在同一位置；
3、在施工排放钻孔过程中，如果有钻孔发生夹钻、喷孔、响煤炮等突出预兆，则在该孔两侧各增加一个与异常钻孔同深度和角度的钻孔；
4、浅孔抽放钻孔施工后，充分利用采面封孔器，不得出现封孔器闲置现象；
5、执行防突措施后进行措施的效果检验。
3. 2 采面抽放系统
抽放系统利用北翼中区固定的瓦斯抽放泵站系统，采用3台2BEC－42型水环式真空泵，2台运转1台备用，通过下山Φ300抽放主管路与风巷本煤层Φ200抽放支管相连，从而与采面敷设在支架立柱后Φ150的脉吸管连通，每10 m一个三通和Φ25软管与采面浅抽排放钻孔相连。通过设置的阀门调节浅孔抽放的负压、流量，提高瓦斯的抽放率及抽放纯度。
3. 3 浅孔抽放应用效果
戊9.10-20210采面抽放期间，瓦斯抽放纯流量均达到4.5 m3/min以上，工作面月产高达到6.5万t，月抽放瓦斯28.3万m3，瓦斯储量102.55万m3，采面抽放率达到28.8 %以上，杜绝了瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故。同样条件下，浅孔抽放比不采取此措施的采面多产原煤1.8万t/月，净增经济效益138.4万元。
4 结 论
(1) 浅孔抽放是利用矿山压力作用，使煤体产生扩容现象，提高煤体的透气性，钻孔随打随抽，延长抽放时间，提高浅孔抽放负压、减少工作面瓦斯涌出量，降低了回风流及上隅角的瓦斯浓度。
(2) 浅孔抽放采用Φ89mm，孔深24m的抽放钻孔，技术上可行，生产上可靠，且操作简单，在低透气性高瓦斯综采工作面得到广泛应用。
(3) 浅孔抽放提高了瓦斯抽放率和采面的正规循环率，原煤产量平均月产量增加22%，实现安全高效生产，取得了良好的经济和社会效益。
参考文献
[1]白慧敏.电磁辐射技术在煤与瓦斯突出预测中的应用.煤矿安全.2010年4月
[2]李永占.浅孔抽放技术在高瓦斯综采工作面的应用.陕西煤炭.2008年7月
作者简介: 郭铁成（1981―），男，辽宁朝阳，助理工程师，河南理工大学本科。一直从事工程技术管理工作，多篇。
注：本文中所涉及到的***表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
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