2 采空区瓦斯治理常用方法

利用分源预测法，对三元煤矿3#煤层的瓦斯涌出量进行分析和预测，可知2305工作面的瓦斯来源主要包括本煤层瓦斯涌出（17.9 m³/min）和邻近层瓦斯涌出（18.9 m³/min）两部分。工作面回采后，采空区内部分顶板垮落，顶板内裂隙进一步发育扩展，导致9#煤层瓦斯顺裂隙通道大量涌入采空区，从而对工作面回采安全造成较大影响，因此对采空区进行瓦斯抽采是工作面瓦斯治理的重要手段。采空区瓦斯抽采有以下几种方法：

（1）采空区埋管抽采，是指通过在采空区内预埋抽采管路，对采空区浅部区域内的瓦斯进行抽采，该方法施工量小，但抽采范围有局限；

（2）顶板走向高抽巷瓦斯抽采，是指在回风顺槽一侧的上部顶板裂隙区域内，水平掘进一条瓦斯抽采巷道，由于巷道断面大，因此上邻近层内瓦斯可充分泄压，抽采效果较好，但成本较高；

（3）顶板走向穿层钻孔，是指在回风顺槽内向顶板裂隙区内施工斜巷，然后开挖钻场，再向采空区上部顶板裂隙区内钻孔，该方法抽采效果较好，但钻孔较多，持续性较差；

（4）顶板千米定向钻孔，是指在回风顺槽内施工钻场，然后利用千米定向钻孔技术，向顶板裂隙带内钻孔，该方法兼具顶板走向高抽巷抽采和顶板走向穿层钻孔抽采的优点，具有抽采效率高、施工量小，在煤层回采后仍可持续对采空区进行瓦斯抽采等优点^[4]。

3 顶板千米定向钻孔关键参数计算

3.1 采空区岩层变化与瓦斯积聚规律

随着回采工作面推进，采空区悬顶面积不断增大，在上覆岩体重力作用下，岩层结构发生弯曲、变形、垮落等变化，相关研究将其总结为“横三区，竖三带”，如图1所示，沿水平逆回采方向，上覆岩层变化分为煤体支护影响区、离层区和重新压实区，沿垂直方向自下而上，分为顶板冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。