高瓦斯工作面瓦斯综合防治措施
王
然
（龙煤鸡西分子公司
正阳煤矿，黑龙江 鸡西 158177）
摘
要：正阳煤矿四采区2煤层首采工作面，在回采过程中即要控制本层瓦斯，还要控制来自上临近层3B#层的瓦斯涌入，单靠一种方法不能解决瓦斯问题，利用风排、上覆临近层全煤高抽巷，穿层钻孔、本层预抽、仰角钻孔等多种方法对该工作面进行瓦斯综合治理，保证了综采工作面的安全回采和高产高效。 关健词：穿层钻孔；仰角钻孔；本层预抽；上覆临近层全煤高抽巷＃1 工作面概况
正阳煤矿四采区2#煤层右一工作面，工作面长度230m，走向长度740m，该工作面煤层发育较稳定，平均煤厚2.35m, 煤层倾角5°。开采储量56万吨。采用综合机械化采煤工艺，全部垮落法管理顶板。
在“三带”影响范围内，工作面上覆岩层，临近层为3B#层，煤厚约2.2m，于3B#煤层法距17m。 2 瓦斯涌出分析
自2014年2月份该工作面开采以来，受采动影响后，工作面绝对瓦斯涌出量最高达20.29m3/min。经分析瓦斯来源：一是本层瓦斯，占瓦斯涌出总量15～20%；二是临近层瓦斯（3B#层），占瓦斯涌出总量50～65%，三是围岩瓦斯 (含煤页岩及煤线) 占瓦斯涌出总量10～15%；四是构造瓦斯，垂直工作面有一较大的背斜构造，开采0-120米范围内为仰采，随着工作面回采接近背斜构造末端，工作面煤壁上部瓦斯不断涌入回采工作面及采空区，且在回采过程中控制上部临近3B#煤层瓦斯及通过底板采动裂隙及断层裂隙带涌入是瓦斯治理的重点。
3 瓦斯综合治理方法
工作面初采期间，工作面风量为800 m3/min，绝对瓦斯涌出量为2.32m3/min；直接顶冒落后，瓦斯涌出量为3.24 m3/min，采用风排就可以解决瓦斯问题。老顶初次来压后，随着采煤速度的加快，瓦斯涌出量逐渐增加，配风量经几次调整增至1300 m3/min。主要解决回采期间来自本层释放的瓦斯及超前支护范围内临近层瓦斯通过裂隙涌入工作面回风的瓦斯。该工作面瓦斯涌出情况如图1所示：
绝对量（m3/min)40四采2#层右一面绝对瓦斯量变化曲线 302010
0推进度（m）4 15 31 45 59 73 85 98 115 128 142 157 174 188 回风量高抽量 抽排量绝对量图1
瓦斯绝对量随推进度变化曲线
根据该工作面瓦斯涌出来源及“三带”高度分部范围，决定采取分而治之的原则，对该工作面采用上覆临近层全煤高抽巷，穿层钻孔、仰角钻孔、本层预抽等瓦斯防治措施。 3.1 上覆临近层全煤高抽巷及穿层钻孔抽放法
①上覆临近层全煤高抽巷
距回风上巷内错45m沿2#层上覆3B#煤层施工一条全煤高抽巷，总工程量840米，每间隔5m施工一对相向顺层钻孔，释放煤层宽度68~113米。后进行端头封闭，对接地面抽放系统。把采空区冒落带低浓度瓦斯通过四采地面抽放系统排至地面，解决回采期间采空区瓦斯向上隅角及回风涌出问题。优点：相对于全岩高抽巷，在同等巷道长度的情况下便于施工加快了工程进度，利于回采工作面接续；相对于专用尾排巷，减少了工程总量。按照每30m施工一个尾排川计算，四采2#层右一面采用专用尾排巷工程量为1330米，可减少掘巷工程量490米。布置情况如图2所示
4442840011-Ⅺ3B右三尾-255.1排Ⅱ-271.7顶-277.3-275.4-272.5-272.2-271.5-272.6-271.5-271.3-272.32#右一巷-271.3 -270.2-270.4-269.5-247.6-223.0西部-1786皮 ∠51带.733B70°B4-C-1790°.1-179.7右-186.187.0-186.∠8-18648.9 三-220-196.-14车 ∠87.980°-187.3BB616-13C场-182.7-187.7240.61右-188.1-207.子2-188.6-187.9-183.8D三-188.3尾-188.1排-189.0下E部 -256.4 ∠70°-254.8-255.1-250.4-263.9-255.7（顶）-249.94 ∠60°47巷3B右二联络45°四采44428600D右0高抽巷 3B#右二巷-256.0-254.5-252.0-250.8B-255.557A15-277.2(顶）1#场-274.5-246.923#场144428800-210-220-230-240-250-260-270-280-290煤层中间1#孔5米5米5#孔9#孔13#孔17#孔21#孔25#孔29#孔33#孔37#孔41#孔45#孔49#孔53#孔57#孔61#孔65#孔69#孔73#孔77#孔81#孔85#孔89#孔93#孔97#孔101#孔105#孔109#孔113#孔117#孔121#孔987654125#孔129#孔133#孔137#孔141#孔145#孔149孔153#孔157#孔161#孔165#孔169#孔173#孔177#孔181#孔185#孔189#孔321JI193#孔197#孔201#孔205#孔209#孔213#孔217#孔221#孔225#孔229#孔233#孔237#孔241#孔245#孔249#孔253#孔257#孔261#孔265#孔269#孔273#孔277#孔281#孔285#孔FEDCHG -200-210-220-230-240-250-260-270-280-290 H=27 ∠60°图2 上覆临近层全煤高抽巷、顺层钻孔布置
②穿层钻孔
在四采2#层右一面上巷内，每间隔5m，向3B#层高抽巷施工Φ94mm钻孔，在使用Φ153mm钻头扩孔，后进行封孔。当上巷端头支架到达1#穿层钻孔时将其打开（以此类推），将采空区冒落带、转角瓦斯吸入高抽巷，通过四采地面抽放系统排至地面。
上覆临近层全煤高抽巷配合穿层钻孔这一方法在初次来压前效果不是十分明显，在初次来压后效果显现，从初采期间至周期来压，地面抽放系统抽放量由0.37m³/min增至3.81m³/min。工作面转角瓦斯浓度始终控制在0.5%以下。布置情况如图2所示
4442840011-Ⅺ2#右一巷-261.5（顶）-2 ∠70°53.7（顶）-249.94 ∠60°4-249.94穿层钻孔平面布置图44428600D四采右一巷工作面2#层右一探巷B H= 0.7 H=∠850.°9 ∠85° ∠60∠70°° ∠60°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°-280.255-278.155(顶)A-277.2(顶）151#场-274.5钻孔剖面图502325023650234-246.9123#场44428800-210-220-230终孔高度35m-24030m-250-260-270-280切眼-29051m52m52m51m50m48m47m46m45m43m42m40m39m37m41m42m44m45m45m46m43m45m46m47m48m49m50m51m52m41m42m43m44m45m44m45m46m47m48m49m50m51m52m53m52m51m50m49m48m49m°°.0°.0°°.0°°.0°18.017.020.0201922.021°.5°.0°.0°.0°21.022°.5°°.5°26.525212121°.5°26.52626.52633#孔35#孔°.5°23.52627#孔29#孔°.5°23.523°.5°23#孔°.0°23.523°.5°24.02320#孔24.524°°.0°°.0°24.52425.025.02515#孔17#孔25.0258#孔10#孔12#孔4#孔6#孔2#孔1#场2#场3#场4#场5#场6#场39#孔°°°°°°°°°°°°°.0°.0°.0°.0°.0°.5°.5°.5°.5°.5°.5°°°°°°°17.017.517.517.517.517.516.516.516.516.516.516.016.016.0°°°°°°16.0161616161615°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°.0°151515151515.515.515.515.515.521.021.021.521.522.522.516.516.516.516.516.516.516.517.017.017.017.017.517.517.517.517.517.518.018.019.020.02042#孔°.0°.0°°.5°°°.5°°.5°24.02424.02423.52323.523.52322°.0°.0°°.0°°.0°.0°25.02525.02525.0252425°.5°°.5°25.525.52525°.5°.5°°25.52525.525°.0°°26.026.026123#孔°.0°°26.526.026126#孔°.5°°26.526.526°.0°°27.027.027131#孔°.5°.0°°27.02727.027134#孔°°.5°°.5°27.527.527277#场46#孔48#孔8#场52#孔55#孔9#场58#孔61#孔10#场65#孔11#场70#孔12#场75#孔78#孔13#场83#孔86#孔14#场90#孔93#孔15#场97#孔16#场102#孔105#孔17#场110#孔18#场116#孔118#孔19#场20#场21#场138#孔140#孔22#场23#场联络巷-200-210-220-230-240-250-260-270-280-290 H=27 ∠60°图3 穿层钻孔布置图
5四采右一巷工作面（：6142#场3#场-268.613-266.3521#场2-252.122#场45°°°°°°°°°°4#场20#场°°5#场12-266.2°-266.5°°-264.5°°°6#场418#场319#场2 ∠0. H= °°°°°°°11°°°°°°7#场-266.92#右0巷-265.65°°°°16#场°°17#场°°8#场-267.4615#场2#°°°109#场-268.3°°°°°°°°910#场168.0°-269.2°°°713#场°°°°14#场°11#场°°°°812#场西°°°°°°°°°9°46°°°°8°° ∠∠40-255.160(顶)部 ∠70° -277.971-275.471(顶)B-255.557-250.879(顶)76CB∠50A-213.57°2运-252.605-252.54354ED-226.094-220.87-22#FH=0. 3 65输实际透点G-232.937-229.6338H顶634(193. -237.557回1-243.301 )道0高抽巷#右2-251.463B3-252.584-250.749JI-248.018∠60 ° H=3.0巷风-250.699-249.16832160°皮54-245.4-240.50 ∠道A7-254.8-252.5-248.7带C-260.0 ∠ 50 H°=1.8 8道2#右87车场 H=11 ∠65°10∠80子 ° 6142#场3#场-268.6134#场5#场126#场-266.35-266.2-266.5-264.5418#场319#场20#场21#场2-252.122#场P245° ∠0.2 H= 117#场8#场-266.9-267.42#右0巷-265.6615#场16#场517#场2#109#场10#场°9168.011#场-269.2812#场-268.3713#场14#场西9-255.55740°8-250.879(顶)-226.094 ∠46°部-220.87 ∠70°∠ 76-252.605-252.543-229.633CB ∠7250A-213.5°4运-251.46-252.24-237.557-232.937D2#-252.548-243.301输-250.749-249.168-248.0183B#右0高抽巷回-250.699 H=0. 3 6(顶).634-1932-187.3 ∠60 H°道=3.0巷风3B#右0高抽巷 32160°皮-245.4-240.50道-253.7-248.7.8 ∠带CB孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔7孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔54孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔J孔孔孔孔孔I孔孔孔孔孔孔孔孔1孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔H2G孔孔孔孔孔3孔孔孔孔孔孔F孔孔孔孔4孔孔孔孔孔E孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔5孔 ∠ 50 H°=1°65道2#右87车场-252.2 H=11 ∠65°10子 H= 0.7 H=∠0.85°9 ∠85°-243.23.2-24-245.5-243.4 ∠60∠70°°P2全煤高抽巷顺层钻孔钻孔平剖面图5∠H=0. -249.94 H ∠ 2.=0 -213.8 ∠60°3B右二巷-226.4 ∠80°55°北A-242.5-181.73∠ 502409-238.60087-185.4孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔孔62-236.0.1巷488-199右一4-188.15.9巷及2#络联5右6-187.8右一5右07-187.3-228.3-171.1-188.4-189.7巷131-188.52-182.4-218.4cDP1CE234F-188.1-188.6B3-188.0502300050238005023200A50236502340050巷7362-117-188.3-213.8-211.90043B右三尾-255.1排Ⅱ-247.6西部-178.76皮带 ∠5133B70°B34-187-179°.0C-1780.1右--911.78866.8.4 ∠-186.9 三-22-1-10896.4 ∠7.9车-18°80°657.63BB61-∠13C 场-182.7-187.240.6 17右-188.-207.子1-188.-187.-183.8三2D69-188.尾3-188.1排-189.0-223.E下0部-256.4-254.-255.1 2 .0 H= -250.8473B右二联络4巷5°-243.2∠-213.-243.83B右二巷4-226.4A北-242.5-181.750240009-187.7-185.62及巷联5络-右一187.83右407-187.43-171.-188.0-188.-1849.73巷1311-188.52-182.4cDP1CE28.1巷48-19右一4-188.159.93F-188.1-188.64BA502300050238005207-211.9巷2#右636-11-2137-188.0000003.843.2 顺层钻孔预抽法
在上下巷掘进期间，每间隔5 m，垂直工作面煤壁施工1个顺层钻孔，钻孔深度100～160m，施工完后既封孔联网进行本层预抽，施行分块段区域预抽，根据走向长度将该工作面划分为9个块段，4个集流器连接16个本层钻孔进行预抽。降低本层瓦斯含量。开展本层预抽后，2#煤层预抽后瓦斯含量由5.53 m3/t，降至2.38m3/t。缓解了风排压力，生产班回风瓦斯浓度基本保持在0.5%左右。 3.3 仰角孔抽放法
在临近层瓦斯含量大，回采块段内并未完全开采保护层的情况下，充分利用仰角钻孔抽放规律，选择合理的抽放层位，加大抽放力度，是解决裂隙带临近层瓦斯的有效途径。
回风巷布置23个仰角钻场，仰角钻场间距30m。为进一步确定顶板岩性，选择合理的抽放层位。以经验公式垂高估算值和附近穿层巷道揭露的岩层为参考依据，在回风巷内向2#煤层顶板施工仰角40°探孔，进行岩性写实，确定顶板上方7～8m处存在一层0.15m厚的煤页岩及煤线弱面。初步判定冒落带内直接顶高度为8米（3.3倍采高）。
仰角钻孔长度100~130m，孔径94mm。分上、中、下三排布置，终孔位置均布置在同一层位高度25m（10.4倍采高）。为防止穿层与仰角穿孔，先施工穿层钻孔，待完工后，再施工其前方仰角钻孔，使部分仰角孔与穿层孔相互连通，构成环形裂隙圈内立体抽放孔网。抽放时同时连接3个仰角钻场，保证仰角钻场“两抽一备”。钻孔布置方式如图4所示：
3B-187.0右-186.8三-196.4车-1873BCB.6场-182.7右-207.2子-18D三巷3B右二联络45° 2 .0 H= 7.9-183.8 ∠∠7060°°-213.887.9 ∠80°6-187.7240.61-188.1-220-1西部皮-178.761带 ∠70°B44428-243.4600-243.2 H= 0.7 H=∠0.89 5° ∠85°-226.4 H=1 1 ∠65°A-179.7-181.765° ∠ 18 ∠ 50 ° H=1.8 ∠60°巷-238.65024000-185.4-236.0右0°°巷-187.3-228.3-171.17-188.4-268.6-188.5-274.5-252.1-188.030巷四采右一巷工作面05023005023805023205023405023604442880000巷-188.1右一-188.1-199.9及巷2#联络右右一-187.8 H=27 ∠60°终孔高度35m30m99m97m96m107m111m112m119m104m113m126m105m95m108m109m110m103m104m106m°°°°°°107m105m116m110m106m108m105m108m116m111m110m°°°104m°°°°°°°°°°°°°°°°21#场°°°22#场°°°23#场联络巷°°°90m64m66m36m38m°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°路1200m，抽放负压在280～350mmHg之间。对2#煤层进行本煤层预抽及仰角抽放（通过阀44428400针对多种瓦斯抽放方法，建立了高低负压分开抽放系统、分源计量，避免各种抽放方式井下移动泵站ZYW-110型移动式瓦斯抽放泵，额定流量为110 m3/min。Φ325mm主管
切眼1#场2#场3#场4#场5#场6#场7#场8#场9#场10#场11#场12#场13#场14#场15#场16#场17#场18#场19#场20#场-200-210-220-230-240-250-260-270-280-290图4 工作面抽放钻孔布置示意图
7264564840322416°°81#场A150-277.2(顶）°-246.9123#场-189.72-182.4上巷距离钻孔剖面图06°142#场3#场-266.3521#场222#场°45°0.2 ∠ H= °°°°°5#场126#场2#右0巷134#场-266.2-266.5418#场-264.5319#场°°20#场°°°°c2#°°°°°°910#°场°°°117#场8#场109#场-269.2-268.314#场713#场°°°-266.9-267.4615#场16#场°°-265.65°°17#场°°°1西°°°11#场°812#场°°° ∠70° ∠46°4°∠40 部°° H=0 .3 ∠50°6运-187.3910皮32-240.50872#回风道-254.8-252.5-248.754A7-245.4右9带B-260.02#道 ∠道60° H=3.0输北-242.5-188.62#层右一高抽巷车-188.3场 ∠80°子P2相互影响。 钻孔平面布置图11-Ⅺ3B右三尾-255.1排Ⅱ4 瓦斯治理效果 四采右一巷工作面-247.6尾排-223.下0E部2#右一巷-256.4-254.8-250.4-188.1-189.0 ∠70°-261.5（顶）-253.7（顶）-249.94-249.94-255.13 ∠60°47∠ ∠60°5C-179.180°-186.-186.94 ∠3B右二巷10531-1364387251EDP121734CBF-218.4-188.1-188.64A53462765-188.3-213.8-211.904门控制本煤层预抽及仰角抽放的流量）。
地面集中泵站2BEC52型抽放泵，额定流量为205m3/min。Φ426mm主管路1800m，两趟分支Φ219mm管路分别抽放高抽巷及3B#层采空区。抽放负压在180～220mmHg之间。根据实测工作面瓦斯涌出总量为20.29 m3/min。具情况见表1
表1 工作面瓦斯治理效果
风
量
地
点
CH4 % 0.45 22.3 6.5
绝对量
比
例 % 28 54 18 m3/min
1300 48.7 54.4
m3/min
5.85 10.9 3.54 20.29 回风巷 移动泵 集中泵 合
计
5 结 语
通过分析工作面瓦斯来源，掌握本煤层及临近层瓦斯含量及赋存情况，采取本层钻孔、仰角钻孔及上覆临近层全煤高抽巷配合穿层钻孔等针对性瓦斯防治措施，进行分源治理，有效控制工作面瓦斯。该工作面月抽放瓦斯量为52万m3。保证了综采工作面安全高效回采，为该区域同一煤层其他工作面瓦斯治理提供了参考经验。
参考文献：
[1] [2] [3] 刘功泽，袁亮，首采煤层顶板“环形裂隙圈内走向长钻孔法或巷道法”瓦斯抽放技术的研究.第一届中国国际煤矿瓦斯治理与利用大会文集 ，煤炭工业出版社
袁亮，松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术[M].北京，煤炭工业出版社 张彤，综采工作面多元抽放综合治理瓦斯，煤炭技术
作者简介：王然，男，汉族，本科，工程师，现任鸡西分子公司正阳煤矿瓦斯工程科生产科长兼主任工程师。
