1瓦斯抽采技术设计与应用
1.1煤矿本煤层顺层钻孔预抽技术
通过在切眼内、回风巷道、进风巷道上进行钻孔，对本煤层的瓦斯实施预抽采。在进风巷道内，第1个钻孔与巷口之间的距离为44m，其他钻孔依次相邻6m，结合实际情况共需要施工175个钻孔，钻孔方向与巷道前进方向呈90°，孔的深度和直径分别为85m和65mm，孔口与地面之间的距离为1.2m。在回风巷道内，第1个钻孔与巷口之间的距离为43m，其他钻孔依次相邻3m，结合实际情况共需要施工330个钻孔，钻孔方向与巷道方向呈90°，孔的深度和直径分别为90m和94mm，孔口与底板之间的距离为0.8m。
1.2煤矿高位钻孔抽采技术
高位钻场及钻孔水平布置。结合实际情况，在综采工作面的运料巷内部设置高位钻场，高位钻场设计方案。
钻场道路方向与工作面走向呈90°，同时向上有一定角度，为20°，朝着工作面方向。钻场道路的截面规格尺寸为2.6m×3m，深度为15m。在本工程案例中，钻场道路深度达到15m左右时，已经全部为岩石，比较坚硬和稳定，在此基础上可以对钻场进行掘进，钻场的规格尺寸为6.8m×3.8m×2.6m。钻场与煤层顶板间距离控制在3m左右。
完成钻场掘进施工后可以开始钻孔施工，钻孔的具体布置情况需要充分结合工作面的瓦斯涌出量进行设计。通常每个钻场需要布置1组钻孔，包含有若干个钻孔，要求终孔设置在煤层顶板裂隙带内，因为在裂隙带内会聚集大量瓦斯，高位钻孔的作用就是将煤层顶板裂隙带中的瓦斯进行抽采，避免其涌入工作面或者巷道。每个钻场设置有28个钻孔，终孔位置与运料巷在水平方向上的投影也有要求，水平方向上的投影距离在5、10、15、20、25、30、35m中的一个，具体数值根据实际情况确定。为了在最大限度上发挥高位钻孔瓦斯抽采作用，两个钻场的钻孔需要有一定的搭接，搭接长度为60m。
1.2.1优化设计高位钻孔终孔位置
煤层在不断向前推进的过程中，会对邻近煤层产生一定的卸压效果，这种现象会加速煤层和围岩中瓦斯的涌出速度。两个煤层之间的距离是影响卸压效果的重要因素之一。煤层越近意味着卸压现象越严重，涌出的瓦斯量越大。出现这种情况的原因在于煤矿开采会对原本平衡的围岩造成破坏，使之产生大量的裂隙，容易聚集瓦斯。
1.2.2合理布置高位钻场钻孔
钻孔在水平方向上的间距为520mm，在垂直方向上的间距为500mm。所有钻孔直径均为94mm，钻孔深度在80～160m范围内变化。
1.2.3穿层顶板抽采
为了进一步提升煤层工作面瓦斯抽采效果，在没有设置高位钻场的区域，可以在顶板进行穿层钻孔对瓦斯进行抽采。
在回风巷向下60m左右进行钻孔，孔径大小和终孔高度分别为94mm和40m。每组设置8个钻孔，相邻2组钻孔之间的距离设置为6m，每组内又设置4个小组，每小组2个钻孔，相邻两小组之间的距离同样设置为6m。8个钻孔的深度依次为110、105、100、95、90、80、70、60m，与巷道之间的夹角依次为5°、11°、16°、22°、29°、35°、41°、45°，俯仰角全部为28°。
1.2.4合理应用高位钻孔抽采技术
高位钻孔的终孔位置会对瓦斯抽采效果产生决定性的影响，在高位钻孔施工初期，由于不掌握高浓度瓦斯具体位置，导致瓦斯抽采效果并不理想。经过不断探索，最终确定了高瓦斯浓度范围在工作面顶板以上15～40m、与回风巷道距离15～60m。
相邻2个高位钻场之间的搭接间距，同样是影响瓦斯抽采效果的重要因素之一。搭接间距越小则抽采效果越好，但施工成本越高；相反，搭接间距越大，虽然能降低钻孔成本，但会影响瓦斯抽采效果。在高位钻场施工前期，由于未掌握精确数据，搭接间距设置过小，为30m，导致上一个钻场逐渐失去效果的同时，下一个钻场的效果尚未发挥出来，使得高位钻场瓦斯抽采效果非常不稳定。施工中后期将高位钻场的搭接间距提升至60m，发现相邻钻场发挥的作用能顺利交接，可有效保障高位钻场瓦斯抽采效果的稳定性。
在工程中，除开展高位钻场施工以外，还对超高位钻场进行了试验工作，与煤层工作面顶板之间的间距设置为18m。与高位钻场相比较，超高位钻场的特点主要有：可以对钻孔的全长段进行充分利用，能在一定程度上减少钻孔深度以及钻孔数量，在达到相同抽采效果的情况下，钻孔数量可减少一半，钻孔深度可缩短20m；对钻孔施工精度要求较低，施工难度不大，即便存在一定的角度误差也不会影响瓦斯抽采效果；相邻钻场之间不存在分层现象，能缩短2个钻场之间的搭接间距，控制在10m左右即可；钻场施工量比高位钻孔要大很多。
2强化上隅角通风管理
煤矿开采之前通过钻孔方式对围岩中聚集的瓦斯进行预抽采，可以有效避免瓦斯涌入工作面。但是预抽采方案无法将瓦斯全部抽出，不可避免地还是会有部分瓦斯涌入工作面。此时需要配合使用通风系统工作面中的瓦斯及时排出。工程实践经验表明，工作面上隅角部位最容易涌出瓦斯，因此上隅角是瓦斯浓度相对较高的部位。所以除采用高位钻孔措施以外，还需要加强上隅角的通风管理。
2.1上隅角通风
在工作面通风过程中，为了尽量降低向采空区发生的出风和漏风现象，可以在上、下隅角位置吊挂全断面风障对漏风进行阻挡。加强上隅角的通风，以达到增加上隅角位置通风压力，稀释该区域瓦斯浓度的效果。
2.2合理设计风水喷雾装置
考虑到上隅角瓦斯浓度最高，是发生瓦斯爆炸最危险的区域。为规避瓦斯爆炸问题，可以在上隅角位置安装专门设计的风水喷雾装置。利用该装置可以向空气中喷洒水雾，增加上隅角的湿度，降低摩擦和碰撞火花发生的概率，同时还可以起到除尘的效果。
2.3严格控制煤矿开采速度
煤矿开采时需要结合实际情况将采煤速度控制在0.3～0.5m/min，同时必须确保煤矿开采过程速度的均匀性。采煤速度越快，意味着工作面瓦斯涌出速度越快，如果通风跟不上会导致工作面瓦斯浓度超标，影响正常采煤作业甚至威胁井下工作人员的安全。对液压支架进行移动时，避免同时对所有支架进行移动，应该分批次逐件进行移架。此举的作用是对煤层顶板的冒落速度进行控制，避免大规模冒落，短时间内涌出大量瓦斯。
3结束语
综上述，瓦斯是威胁矿井安全的重要因素之一。在对某煤层基本情况进行简要介绍的基础上，分析了煤层工作面瓦斯的主要来源有3个，即本煤层、邻近层和采空区，经计算发现煤层瓦斯涌出量为30.4m/min3。
参考文献
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