陕西建新煤化有限责任公司陕西延安727300
摘要:建新煤矿瓦斯等级为高瓦斯，瓦斯抽放采用卸压区高位裂隙钻孔抽放、上隅角插管、采空区埋管、本煤层钻孔预抽的综合瓦斯抽放工艺。由于施工技术及工作面采空区“三带”等因素影响，高位裂隙钻孔抽放瓦斯浓度较差，严重影响到卸压区瓦斯抽放，致使工作面瓦斯抽放效率较低，因此，探索研究综放工作面高位裂隙抽放钻孔布置方式对于工作面瓦斯治理具有十分重要的意义。
关键词:采煤工作面瓦斯抽放高位裂隙钻孔
14207综放工作面瓦斯地质概况
4207综放工作面采用走向长壁后退式综采放顶煤回采工艺、全部垮落法管理顶板。可采走向长度2880m，倾向长度214.5m。开采煤层为4-2煤层，煤层倾角2—4°，平均3°左右，近水平煤层。煤层厚度6.0m～11.2m，平均厚度8.0m，煤层含夹矸厚度0.2m～2.0m，平均0.8m。工作面地质储量685.23万t，可采储量596.01万t。
根据《建新煤矿瓦斯地质图修编及矿井瓦斯涌出量区域性预测研究报告》显示，4207综放工作面回采区域瓦斯浓度超限危险性等级为危险级，高瓦斯区，自工作面巷口至1200m，绝对瓦斯涌出量15m3/min-32m3/min；1200m至1800m，绝对瓦斯涌出量12m3/min-15m3/min；1800m至切眼，绝对瓦斯涌出量15m3/min-26m3/min。根据与4207综放面同翼开采的4201综放面揭露情况预计：4207综放面瓦斯涌出量在15m3/min-30m3/min左右。
2高位裂隙钻孔抽放瓦斯工艺
高位钻孔是在回风巷向煤层顶板岩层中施工的钻孔。高位钻孔瓦斯抽放又称顶板裂隙带瓦斯抽放，主要作用是以工作面回采采动压力形成的顶板裂隙作为通道来抽放瓦斯，并且减小上邻近层瓦斯涌向工作面的可能性，同时，对采空区下部的瓦斯起到拉动作用，减少采空区瓦斯向工作面的涌出量和上隅角的瓦斯含量。
3采空区上覆岩层裂隙发育及瓦斯流动规律
3.1受采动的影响，煤岩应力值发生改变，在工作面及采空区周围形成“横三区”和“竖三带”，分别指：煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区和弯曲下沉带、裂隙带、破碎带。
3.2高位钻孔抽采效果受到煤层顶板岩层性、高位钻孔布置层位、回采工作面推进速度、高位钻孔压茬距离、通风负压及抽采负压和钻孔施工及封孔质量等因素的影响。高位钻孔的抽采在垂向上和走向上存在着理论的界限，在垂向上高位钻孔应布置在冒落拱的上部和裂隙带的下部，在走向上高位钻孔在工作面后方几十米范围内抽采能有效解决工作面上隅角瓦斯超限，因此，工作面后方几十米范围内的覆岩裂隙分布特征是设计高位钻孔层位的关键。
3.3上覆岩层的断裂及其压实过程都是时间过程，工作面开采速度较快，在工作面与冒落拱之间的上覆岩层受开采影响的时间较短，在垂向以及走向上，岩层的移动量较小，裂隙发育程度低。这对于煤层开采速度较快的情况下，高位钻孔的终孔层位应降低提供了理论基础。
3.4由于“竖三带”裂隙发育程度不同，瓦斯的聚集程度不同，裂隙带的下部成为瓦斯气体的大量聚集区。因此，合理的高位钻孔布置应在裂隙带的下部和冒落拱的上部。
3.5根据采动裂隙“O”形圈分布特征以及U型通风条件下顶板裂隙瓦斯流动规律可知，工作面与采空区压实区是高位钻孔重点抽采的区域，这个区域的上覆岩层的裂隙发育情况也直接影响高位钻孔的设计。
3.6高位钻孔的抽采量与渗透率、抽采负压和钻孔直径有关，裂隙带的下部区域是裂隙发育区域渗透率较大，高位钻孔布置在这个层位能够提高抽采效果，高位钻孔在单位时间内瓦斯抽采量随抽采负压和高位钻孔直径的增加而增大，在经济、设备允许及煤层自燃条件允许的条件下，应尽量提高高位钻孔直径和抽采负压。
44207综放工作面采空区冒落带高度测定方法
随着煤炭的不断采出，回采工作面采空区上覆岩层会依次形成冒落带、断裂带和弯曲变形带“三带”。在采用穿层钻孔、顶板走向高位钻孔、顶板高抽巷等方法抽放采空区或邻近层瓦斯时，采空区“三带”高度特别是冒落带高度，对于抽放钻孔倾角、终孔位置、高抽巷布置层位的确定极为关键；如果钻孔的终孔位置不慎处于冒落带就不可能抽出高浓度瓦斯，达不到预期的瓦斯抽放效果。
冒落带高度为
式中：——采高，m；
——冒落岩石的平均碎胀系数，在1.05~1.8之间；
——煤层倾角，°；
4207工作面煤层平均倾角为3°，平均采高为5.75m，平均碎胀系数取1.4，
则冒落带高度14.39m。
裂隙带的高度一般采用经验公式：
式中a、b、c均为待定常数，可根据煤矿设计规范确定，见表1.
表1待定常数取值
7结论
通过4207综放工作面采中对高位裂隙钻孔抽放数据的采集分析，4207综放工作面高位裂隙钻孔抽放瓦斯浓度有了很大的提高，提升了瓦斯治理效率，保障了工作面安全回采。