3#煤层瓦斯油型气治理技术研究与应用

3#煤层瓦斯油型气治理技术研究与应用

张佳龙 1高海东 2

陕西黄陵矿业二号煤矿有限公司 陕西黄陵 727307

摘要：陕西黄陵二号煤矿在保证工作面安全回采方面选用瓦斯综合治理手段取得良好效果，底板瓦斯（油型气）在回采期间受采动力影响，对工作面安全造成较大影响，为了解决这一问题，设计并施工3#煤层瓦斯专用钻场，主要通过3#煤层预抽以及常规底板瓦斯钻孔辅助配合方法，有效的解决底板瓦斯问题。

关键词：3#煤层、预抽、综合治理

一、工作面概况

1.1211工作面位于二盘区的西南，东北部为未采区，西南紧邻209工作面，东南至北一一号辅运大巷，工作面走向方位为339°。工作面标高为+725米至+785米。

1.2211工作面开采煤层为2#煤层，属于侏罗系中统延安组，煤层厚度2.5米至3.8米，平均煤厚3.0米，煤层倾角0至4°，平均2°。煤层普氏硬度f=2～3，夹矸普氏硬度f=4～6。

1.3 在二盘区内3#煤层埋深较浅，距离2#煤层在0～18.5m之间，平均厚度2.4m，富含瓦斯（油型气）。

1.4211工作面底板油型气从胶带巷328米开始显现，由于出现断层，胶带巷底板钻孔瓦斯浓度突然增大，钻孔内出现微压，有油味，瓦斯浓度在40%以上，长度228米，为高瓦斯区域；根据209掘进工作面油型气低浓度区域边界和211掘进面油型气显现情况，将211二联巷里330m处定为211工作面油型气低浓度边界，低浓度油型气区域长度为888米；211胶带巷三联巷向前95米，底板钻孔内油型气浓度增大到5～80%，封孔后钻孔带有微压，根据209掘进工作面油型气高、低浓度边界和211胶带巷钻孔油型气显现情况，将211胶带巷五联巷向前95米定为油型气高浓度与低浓度边界；从211胶带巷三联巷向前95米至工作面切眼，钻场内钻孔均出现微压、有油味，瓦斯浓度均在5～80%左右，将此区域定义为油型气高浓度区域，区域长度为1822m。（详见211工作面底板油型气区域图）。

二、3#煤瓦斯治理设计及施工方案

2.13#煤钻场设计方案：

211工作面回风巷施工3个3#煤钻场，3#钻场距离切眼200m,2#钻场距离3#钻场400m,1#钻场距离2#钻场400m,3个钻场排列区域覆盖211回风巷1000m，钻孔采用扇形布置方式，设计覆盖211回风巷间距20m，扇形布孔，覆盖平行切眼距离185m,（详见3#煤钻场本煤层钻孔设计图）。

2.2回风底板钻孔设计方案：

回风巷钻场间距50m，每个钻场设计8个孔，垂深-20m，长度85～189m，控制巷道170m，（211回风巷底板钻孔设计图）。

2.3施工写实情况：

三、3#煤煤层钻孔抽采情况分析：

3.13#煤3#钻场抽采时间为2019年10月27日，抽采结束时间为2020年7月28日，抽采瓦斯纯量983200m³；3#煤2#钻场抽采时间为2019年12月20日，抽采结束时间为2020年10月4日，抽采瓦斯纯量1026830m³；3#煤1#钻场抽采时间为2020年5月20日，抽采结束时间为2020年12月5日，抽采瓦斯纯量795041m³；累计抽采瓦斯纯量2805071m³。

3.2 对比209同区段内钻孔压力情况：

对比区域为同区段211回风巷与209回风巷距切眼800m范围内，211回风巷距切眼800m总计有32个钻孔显现正压，累计时长33天，最大正压显现为40KP;209回风巷距切眼800m总计有45个钻孔显现正压，累计时长36天，最大正压显现为80KP;通过三个参数据对比可得出以下结论：

①211回风巷底板抽采钻孔抽采压力显现较少，可说明3#煤层瓦斯治理钻孔在2#煤层内覆盖均匀合理，有效抽采段较常规底板抽采钻孔更广可有效减少瓦斯抽采空白带。

②211回风巷底板抽采钻孔可显现瓦斯时长较短，3#煤层瓦斯治理抽采时间保证瓦斯抽采量，最大限度的降低3#煤层瓦斯含量。

③211回风巷底板抽采钻孔显现压力值较小，3#煤瓦斯治理钻孔在一个时间段内有效抽采3#煤层内瓦斯，降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，对比常规抽采钻孔效果更优。

四、3#煤层瓦斯治理技术效果评价

4.13#煤层预抽采钻孔治理技术能够有效的抽采3#煤层富存瓦斯，降低3#煤层瓦斯含量，减少瓦斯抽采空白带，在工作面安全回采期间减少2#煤层瓦斯释放，降低上隅角瓦斯抽采压力，同时减少作业人员因压力钻孔封堵工作而涉险。

4.2211回风巷3#煤层钻场在工作面临近前，需做好3#煤钻场提前封堵工作，连接3#煤瓦斯管路因钻场高差及钻场内积水不能够有效的继续抽采钻场内瓦斯，从而使钻场覆盖大巷侧不能够持续有效抽采。

4.3 3#煤瓦斯治理较常规底板抽采钻孔治理，钻孔有效抽采3#煤层段长度更长，覆盖效果远远优于常规底板穿层钻孔，3#煤钻场施工中常出现钻孔穿孔，钻孔抽采中出现钻孔串压，钻孔实际轨迹不能查实，扇形钻孔抽采效果相互影响，不利于瓦斯治理。

4.4 钻孔施工工程量

同区段209回风巷距切眼400m施工一个3#煤抽采钻场，施工钻孔10900m,配合普通底板抽采钻孔为每15m施工一组底板抽采钻场，每钻场施工底板钻孔10个，距切眼800m范围内总计施工常规底板钻场36个，累计施工常规底板钻孔44496m。3#煤钻场累计施工本煤层钻孔23103m,顶板钻孔11362m,减少钻孔施工量20931m,同时降低移钻等作业程序从而有效的保证人员安全。

五、3#煤层瓦斯治理技术优化

5.1 3#煤层钻场布置需考虑钻孔分布均匀性，连续抽采性、钻孔治理效果有效性，因此建议钻场可平行顺槽或者垂直顺槽在3#煤层内布置，施工钻孔治理3#煤层瓦斯，因此建议施工3#煤本煤层钻孔。