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摘 要：沁秀公司岳城煤矿为高瓦斯矿井，目前开采3号煤层，综采工作面采用分层开采，采空区瓦斯大量涌出严重制约矿井的安全生产。为解决这一技术难题，岳城煤矿分别对上、下分层综采工作面研究并现场应用了高层位抽采钻孔、地面采动钻井、上隅角埋管抽放技术，并取得了显著的效果，并逐步形成了一套适合高瓦斯矿井分层开采综采工作面的“三位一体”采空区瓦斯综合治理技术模式。有效的解决了采空区瓦斯异常涌出制约生产的难题。
关键词：高瓦斯；分层开采；采空区；瓦斯治理；
中图分类号TD164 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-07-00-02
引言
随着矿井机械化程度的不断发展，开采范围和开采强度日益加大，综采工作面在回采过程中的通风瓦斯安全成为重中之重。受煤层地质条件与瓦斯赋存影响，采空区瓦斯治理形势依然严峻，采空区瓦斯治理手段单一，治理技术和創新研究能力不足，从而造成了被动局面。因此，研究探索采空区瓦斯治理新技术成为解决采空区瓦斯治理难题的必经之路。
一、综采工作面概况及采空区瓦斯治理现状
晋煤集团沁秀公司岳城煤矿目前开采3号煤层，煤层平均厚度为6.11米，综采工作面采用分层开采综合机械化开采方法。上分层综采工作面回采过程中通风系统为“三进一回”多巷通风系统，下分层综采工作面在回采过程中通风系统为“一进一回”U型通风系统。
传统的综采工作面采空区瓦斯治理手段主要是通过加强对采空区瓦斯的密闭封堵，抑制采空区瓦斯的异常涌出，从而防止采空区瓦斯涌出造成瓦斯事故。
通过加强采空区瓦斯的密闭封堵，主要目的就是防止采空区瓦斯的异常涌出造成瓦斯事故。但是此方法为采空区瓦斯治理的被动手段，无法从根本上解决采空区的瓦斯涌出。况且随着采动压力的不断显现，对采空区瓦斯的封堵效果逐渐下降，治标不治本。
此次研究实践主要是通过采取主动的瓦斯抽放技术手段解决综采工作面采空区瓦斯异常涌出难题。通过对综采工作面上分层采用高层位抽采钻孔进行采空区瓦斯抽采，下分层采用地面采动钻井、上隅角埋管抽放“三位一体” 采空区瓦斯综合治理技术模式，从根本上解决综采工作面在回采过程中采空区瓦斯制约安全生产的难题。
二、高层位抽采钻孔治理上分层采空区瓦斯
（一）工作面概述
高层位抽采钻孔治理采空区瓦斯首次试用于矿井的1304上分层综采工作面。1304工作面倾向长度180m，走向长度1250m，工作面通风系统为三进一回”多巷通风系统，通风系统图如图1所示：
（二）高层位钻场及钻孔技术参数
1、高层位钻场技术参数
在1304综采工作面回风顺槽二十横川内北侧煤柱中部开口，向北方向以30°坡度爬坡，由煤层向顶板岩层施工岩石斜巷，斜巷全长26米，斜巷到位后向13041顺槽垂直方向施工6米平巷为抽采钻场，钻场位于3#煤层顶板上方12米处，钻场末端与13041顺槽右帮垂直距离为3米。
2、高层位抽采钻孔技术参数
在钻场内呈扇形布置共16个钻孔，向垂直于工作面推进方向布置4个钻孔，向两侧各布置6个钻孔，开孔高度均为1.5米，倾角为3.31°～8.4°，钻孔方位角从左至右为187°～ 337°，钻孔深度54～138米，平均钻孔深度为109.7米，钻孔孔径均为94mm。高层位钻孔控制区域宽度为综采工作面方向距上隅角50米范围内，控制区域长度为13041顺槽十七横川至二十三横川300米范围内。高层位钻孔布置图如图3所示：
（三）高层位抽采钻孔抽采效果
由表中参数分析可知，随着采面开采工作面的推进，高层位钻孔抽采参数发生变化，当揭露采空区范围较大时，钻孔直接深入采动裂隙带的瓦斯富集区，此时抽采流量最大，抽放效率更高。
综采工作面在回采过程中回风隅角和回风巷的瓦斯浓度始终保持在0.50%以下，有效的保证了上分层综采工作面的通风瓦斯安全，最大限度的解放了生产能力。
三、地面采动钻井及上隅角埋管抽放治理下分层采空区瓦斯
（一）地面采动钻井治理下分层采空区瓦斯
1、工作面概述
地面采动钻井治理采空区瓦斯试用于矿井的1303下分层综采工作面。1303综采工作面配风量为1000m3/min，采用“一进一回”U型通风系统，采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量的55%-65%。未启用地面采动钻井前，回风隅角和回风巷的瓦斯浓度居高不下，严重制约安全生产。
2、地面采动钻井布置与施工
工作面回采后，在采空区四周存在一个互相连通的采动裂隙发育区，也就是采动裂隙。顶板煤岩体的裂隙构成瓦斯流动通道，大量采空区高浓度瓦斯富集在“O” 型圈内。利用此理论确定采动井的施工参数。
从开采工作面所在位置的地表施工大孔径抽放钻孔，并安设套管防止钻孔受采动影响变形；采动井终孔位置位于回采工作面开采煤层上部，终孔80m范围埋设筛管，覆盖整个垮落带。采动井示意图及采动井与工作面位置关系图如下所示：
3、地面采动钻井抽放效果分析
采动井施工完毕后采用CBF410-2BZ3型抽放泵实施采动井抽放，采动井投用前后1303工作面的瓦斯参数变化情况见表2、表3所示：
由表可知，实施采动井抽放后，工作面回风巷瓦斯浓度下降幅度达到58.75%，回风巷平均瓦斯浓度为0.33%，保障了下分层采面的通风瓦斯安全。
（二）上隅角埋管抽放治理采空区瓦斯
上隅角埋管抽放具体实施在1303下分层采面。地面采动钻井作为治理下分层采面的主要措施，上隅角尾部埋管抽放作为局部辅助措施。
在1303工作面回风顺槽敷设一趟DN225的PE抽放管路，与工作面尾部的抽放管路进行勾通。DN225管路每隔12米留设高度为1.5米，直径为50毫米的PE筛管，待采面推进至筛管时及时将其打开进行抽放。同时为保证抽放效果，形成封闭式抽放，在上隅角处通过使用装有煤泥的编织袋在紧靠切顶线以里处堆砌，将采空区与工作面空间进行隔离。以此对工作面的上隅角进行尾部抽放，确保上隅角处的风流处于负压状态，避免了采空区瓦斯的异常涌出。具体如图7所示：
图7 采上隅角尾部埋管抽放示意图
通过现场的数据收集，抽放负压始终保持在5-8Kpa，抽采浓度为12%-16%，瓦斯抽采纯量为1.6-2.8m3?/min。确保了上隅角处的瓦斯安全。
四、总结
高层位抽采钻孔、地面采动钻井、上隅角埋管尾部抽放是晋城矿区治理采空区瓦斯的最有效的技术手段，“三位一体”采空区瓦斯综合治理模式对于类似煤层赋存条件及开采条件的矿井也具有一定的指导意义。
关键词：高瓦斯；分层开采；采空区；瓦斯治理；
中图分类号TD164 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-07-00-02
引言
随着矿井机械化程度的不断发展，开采范围和开采强度日益加大，综采工作面在回采过程中的通风瓦斯安全成为重中之重。受煤层地质条件与瓦斯赋存影响，采空区瓦斯治理形势依然严峻，采空区瓦斯治理手段单一，治理技术和創新研究能力不足，从而造成了被动局面。因此，研究探索采空区瓦斯治理新技术成为解决采空区瓦斯治理难题的必经之路。
一、综采工作面概况及采空区瓦斯治理现状
晋煤集团沁秀公司岳城煤矿目前开采3号煤层，煤层平均厚度为6.11米，综采工作面采用分层开采综合机械化开采方法。上分层综采工作面回采过程中通风系统为“三进一回”多巷通风系统，下分层综采工作面在回采过程中通风系统为“一进一回”U型通风系统。
传统的综采工作面采空区瓦斯治理手段主要是通过加强对采空区瓦斯的密闭封堵，抑制采空区瓦斯的异常涌出，从而防止采空区瓦斯涌出造成瓦斯事故。
通过加强采空区瓦斯的密闭封堵，主要目的就是防止采空区瓦斯的异常涌出造成瓦斯事故。但是此方法为采空区瓦斯治理的被动手段，无法从根本上解决采空区的瓦斯涌出。况且随着采动压力的不断显现，对采空区瓦斯的封堵效果逐渐下降，治标不治本。
此次研究实践主要是通过采取主动的瓦斯抽放技术手段解决综采工作面采空区瓦斯异常涌出难题。通过对综采工作面上分层采用高层位抽采钻孔进行采空区瓦斯抽采，下分层采用地面采动钻井、上隅角埋管抽放“三位一体” 采空区瓦斯综合治理技术模式，从根本上解决综采工作面在回采过程中采空区瓦斯制约安全生产的难题。
二、高层位抽采钻孔治理上分层采空区瓦斯
（一）工作面概述
高层位抽采钻孔治理采空区瓦斯首次试用于矿井的1304上分层综采工作面。1304工作面倾向长度180m，走向长度1250m，工作面通风系统为三进一回”多巷通风系统，通风系统图如图1所示：
（二）高层位钻场及钻孔技术参数
1、高层位钻场技术参数
在1304综采工作面回风顺槽二十横川内北侧煤柱中部开口，向北方向以30°坡度爬坡，由煤层向顶板岩层施工岩石斜巷，斜巷全长26米，斜巷到位后向13041顺槽垂直方向施工6米平巷为抽采钻场，钻场位于3#煤层顶板上方12米处，钻场末端与13041顺槽右帮垂直距离为3米。
2、高层位抽采钻孔技术参数
在钻场内呈扇形布置共16个钻孔，向垂直于工作面推进方向布置4个钻孔，向两侧各布置6个钻孔，开孔高度均为1.5米，倾角为3.31°～8.4°，钻孔方位角从左至右为187°～ 337°，钻孔深度54～138米，平均钻孔深度为109.7米，钻孔孔径均为94mm。高层位钻孔控制区域宽度为综采工作面方向距上隅角50米范围内，控制区域长度为13041顺槽十七横川至二十三横川300米范围内。高层位钻孔布置图如图3所示：
（三）高层位抽采钻孔抽采效果
由表中参数分析可知，随着采面开采工作面的推进，高层位钻孔抽采参数发生变化，当揭露采空区范围较大时，钻孔直接深入采动裂隙带的瓦斯富集区，此时抽采流量最大，抽放效率更高。
综采工作面在回采过程中回风隅角和回风巷的瓦斯浓度始终保持在0.50%以下，有效的保证了上分层综采工作面的通风瓦斯安全，最大限度的解放了生产能力。
三、地面采动钻井及上隅角埋管抽放治理下分层采空区瓦斯
（一）地面采动钻井治理下分层采空区瓦斯
1、工作面概述
地面采动钻井治理采空区瓦斯试用于矿井的1303下分层综采工作面。1303综采工作面配风量为1000m3/min，采用“一进一回”U型通风系统，采空区瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量的55%-65%。未启用地面采动钻井前，回风隅角和回风巷的瓦斯浓度居高不下，严重制约安全生产。
2、地面采动钻井布置与施工
工作面回采后，在采空区四周存在一个互相连通的采动裂隙发育区，也就是采动裂隙。顶板煤岩体的裂隙构成瓦斯流动通道，大量采空区高浓度瓦斯富集在“O” 型圈内。利用此理论确定采动井的施工参数。
从开采工作面所在位置的地表施工大孔径抽放钻孔，并安设套管防止钻孔受采动影响变形；采动井终孔位置位于回采工作面开采煤层上部，终孔80m范围埋设筛管，覆盖整个垮落带。采动井示意图及采动井与工作面位置关系图如下所示：
3、地面采动钻井抽放效果分析
采动井施工完毕后采用CBF410-2BZ3型抽放泵实施采动井抽放，采动井投用前后1303工作面的瓦斯参数变化情况见表2、表3所示：
由表可知，实施采动井抽放后，工作面回风巷瓦斯浓度下降幅度达到58.75%，回风巷平均瓦斯浓度为0.33%，保障了下分层采面的通风瓦斯安全。
（二）上隅角埋管抽放治理采空区瓦斯
上隅角埋管抽放具体实施在1303下分层采面。地面采动钻井作为治理下分层采面的主要措施，上隅角尾部埋管抽放作为局部辅助措施。
在1303工作面回风顺槽敷设一趟DN225的PE抽放管路，与工作面尾部的抽放管路进行勾通。DN225管路每隔12米留设高度为1.5米，直径为50毫米的PE筛管，待采面推进至筛管时及时将其打开进行抽放。同时为保证抽放效果，形成封闭式抽放，在上隅角处通过使用装有煤泥的编织袋在紧靠切顶线以里处堆砌，将采空区与工作面空间进行隔离。以此对工作面的上隅角进行尾部抽放，确保上隅角处的风流处于负压状态，避免了采空区瓦斯的异常涌出。具体如图7所示：
图7 采上隅角尾部埋管抽放示意图
通过现场的数据收集，抽放负压始终保持在5-8Kpa，抽采浓度为12%-16%，瓦斯抽采纯量为1.6-2.8m3?/min。确保了上隅角处的瓦斯安全。
四、总结
高层位抽采钻孔、地面采动钻井、上隅角埋管尾部抽放是晋城矿区治理采空区瓦斯的最有效的技术手段，“三位一体”采空区瓦斯综合治理模式对于类似煤层赋存条件及开采条件的矿井也具有一定的指导意义。