任樓礦Ⅱ7222N工作面瓦斯抽放治理實踐與應用

摘要:通過對任樓煤礦Ⅱ7222N工作面瓦斯抽放治理的實踐與分析，闡述了抽放工藝在高瓦斯工作面回采中的應用，通過現場實踐和理論分析，得出了抽放施工的主要工藝過程，并在抽放設計方面提出了建議。

關鍵詞:抽放設計 抽放工藝 瓦斯涌出量 抽放率

1 工作面概況

任樓煤礦Ⅱ7222N工作面為礦井二水平Ⅱ2采區首采面，該面上限以風巷(標高-458.7～-577.9)為界;下限以機巷(標高-507.1～-622.1)為界;南至F11斷層72煤保護煤柱線;北至F2-1斷層。工作面走向長1123m(風巷總長度為1279米)，斜長142m，面積約159466m2。本采面上覆31、51、52可采煤層，屬整體沉降帶，下伏煤層為73、82主(可)煤層均未開采。其中72煤下6米為73煤，煤厚2.2米，72煤下19米為82，3煤，煤厚4.6米。

2抽放設計

本工作面設計風量為1109m3/min，初期配風為1300m3/min，后期因工作面回采期間瓦斯涌出量的不斷增大，為保證工作面安全生產，加大風排瓦斯量，將風量增加到1500m3/min。回風瓦斯濃度按0.8%計算，可稀釋瓦斯量為12m3/min，抽放瓦斯量為14.6~21.39m3/min，抽放率為54.88%~64.06%。

2.1 抽放工藝及參數

2.1.1 高位頂板鉆場鉆孔抽放 在風巷切眼向外80米左右，布置第一個高位鉆場，從第一個鉆場向外每隔80米，根據巷道起伏和斷層情況適當調整鉆場距離，需要布置鉆場11個，鉆場層位在煤層頂板以上4米左右，每個鉆場長12米，水平距離11米內錯于工作面。每個鉆場內施工近水平鉆孔8個鉆孔，鉆孔孔深130米(1#鉆場內鉆孔長度為80米)，孔徑為φ150mm，終孔高度為3～5倍采高。各鉆場根據鉆孔間距采用鉆孔壓茬50米設計，終孔在距煤層頂板8～12米的裂隙帶中，終孔間距5米。每鉆場8個鉆孔分為兩排，上排為1#、3#、5#、7#鉆孔，抽放頂板高濃度瓦斯，下排為2#、4#、6#、8#鉆孔，抽放頂板低濃度瓦斯。1#孔、2#孔開口位置距本鉆場變平點向里0.5米。各鉆場1#孔、2#孔終孔投影位置在平面圖上工作面風巷下幫，3#、4#、5#、6#、7#、8#終孔位置沿煤層傾向依次相互內錯平距5m，各抽放鉆孔終孔位于72煤層頂板上方法線距離8～12米處，終孔位置成扇形布置。3#、5#、7#孔開口位置沿1#孔向里依次內錯平距0.4米，4#、6#、8#孔開口位置沿2#孔向里依次內錯平距0.4米。

2.1.2 上隅角埋管抽放 上隅角采用埋設雙路站管的方式進行抽放瓦斯。站管用φ200mm鐵管加工而成，站管的高度為1.8米，管上加工成φ20mm、間距60mm(中對中)小孔，將抽放站管直立預埋在上隅角采空區位置，距風巷上幫200mm，隨著回采工作面的向前推進，抽放管口距工作面的距離在5m左右時投入抽放，站管采用交替埋管法，埋站管循環間距為4m。為了提高抽放效果，預埋的站管下端埋入底板不小于400mm，并用黃沙水泥澆筑，裹上笆片，以便防砸、防倒和防渣。上隅角用雙抗編制袋構筑隔離墻，將上隅角封堵嚴實，且隔離墻的厚度不得小于0.6m，保證封閉嚴實，確保抽放效果。

2.1.3 過鉆場邊孔抽放 工作面在過鉆場時，使用LFM新型注漿材料進行封堵，要求封堵長度不低于6米，每個鉆場充填材料5噸，鉆場內施工兩個木垛，木垛第一層要垂直切眼方向，并在鉆場內安裝一路抽放管路，對未封堵區域進行抽放。在工作面過鉆場之前施工邊孔，加大對過鉆場期間頂板裂隙中瓦斯抽放，降低回風流瓦斯濃度及支架上方瓦斯濃度。要求過鉆場期間施工3個邊孔，終孔范圍風巷向下3～4米，層位控制在頂板上1.5米。

2.2 抽放施工工藝

2.2.1 抽放管路流程 共有兩路管路一路為鉆場(及邊孔)抽放，并接至上隅角埋管，用地面集中泵抽放，一路為上隅角埋管，用中四三車場移動抽放:①Ⅱ7222N風巷鉆場(進氣管)→Ⅱ7222N風巷→Ⅱ2回風下山→中二回風上山下口→中二回風上山→北翼總回風道→地面泵站。②Ⅱ7222N風巷上隅角(進氣管)→Ⅱ7222N風巷→Ⅱ2輔助一車場→Ⅱ2輔助回風下山→中四三車場移動泵→中四回風下山

2.2.2 施工抽放鉆孔 抽放鉆孔施工采用SGZ-ⅢA鉆機進行施工。

2.2.3 封孔每施工完一個鉆孔后，立即進行封孔。封孔時下入孔口管φ150mm套管6米，然后采用壁外注漿封孔，封孔材料用袋裝525 普通硅酸巖水泥。從孔深5-6米處用棉紗沾快干膨脹水泥漿向外0.3米充填嚴實，最外端0.3米范圍孔深內(孔內預留注漿管)用快干膨脹水泥封堵，用礦用封孔泵向孔內注漿，水、水泥、砂的配比要適當，確保抽放鉆孔不漏氣，且抽放管穩固。若孔口處巖石比較破碎，或巖層裂隙比較發育，必須對開孔幫進行噴漿封堵，噴漿厚度不少于30mm。

2.2.4 抽放效果考察及抽放效果 為監測鉆場鉆孔抽放及上隅角埋管抽放效果，分別在其抽放管道上安裝了監控子系統，觀測抽放效果，觀測結果如下:①在工作面初采期間，抽放瓦斯純量達到12.91m3/min，風排瓦斯純量達到5.85m3/min，瓦斯絕對涌出量為18.76 m3/min;抽放率為68.81%;②在工作面初次放頂老頂來壓期間，抽放瓦斯純量達到18.11m3/min，風排瓦斯純量達到9.1m3/min，瓦斯絕對涌出量為27.21m3/min，抽放率為66.55%;③在工作面周期來壓及過鉆場期間，抽放瓦斯純量達到20.78m3/min，風排瓦斯純量達到11.25m3/min，瓦斯絕對涌出量為32.03m3/min，抽放率為64.88%;

抽放結果表明:①在工作面初采時，瓦斯涌出量較小，隨著工作面的不斷推進，瓦斯涌出量逐漸增大，抽放瓦斯純量為12.91 m3/min，抽放率為68.81%;②當工作面推進20-30米初次來壓及老頂來壓時，瓦斯涌出量急劇增大，抽放量也隨之增大，抽放瓦斯純量為18.11～20.78m3/min，抽放率為66.55%～64.88%;③通過采取上述抽放方法及加大風排瓦斯等綜合方法，使得工作面安全回采，沒有因瓦斯超限而影響生產，使回風流瓦斯濃度得到有效控制，實現平均日產2800噸，最高達到4200噸，為確保2008年安全完成300萬噸的生產任務做出了貢獻，達到了預期的目的。

3 技術分析

3.1 工作面瓦斯來源組成 Ⅱ7222N工作面正常回采時，按照日產2300t計算，本煤層絕對瓦斯涌出量為13.01m3/min，占瓦斯涌出總量的48.91%，鄰近層絕對瓦斯涌出量為13.59m3/min，占瓦斯涌出總量的51.09%。在過斷層時，本煤層絕對瓦斯涌出量為13.01m3/min，占瓦斯涌出總量的38.96%，鄰近層絕對瓦斯涌出量為20.38m3/min，占瓦斯涌出總量的61.04%，即絕對瓦斯涌出量達26.6～33.39m3/min。

3.2 瓦斯涌出規律

3.2.1 工作面瓦斯涌出規律 絕對瓦斯涌出量中采空區瓦斯隨工作面的推進而增大，一般到周期來壓以后趨于穩定。周期來壓期間，采空區瓦斯涌出量有所波動，但周期來壓后，其瓦斯涌出量基本穩定在30m3/min左右。另外，由于工作面頂板不易跨落，工作面每推進70m左右都有明顯的周期來壓，因此，瓦斯的涌出量在周期來壓期間較難管理。

3.2.2 瓦斯的流動規律 在采面風排負壓得作用下，本層工作面瓦斯沿煤壁、落煤及回風巷周邊涌入回風流;下臨近層瓦斯成為老塘瓦斯的一部分;上臨近層瓦斯通過采空區裂隙帶流入采空區經上隅角進入回風流。因此在工作面采空區靠回風巷一側的冒落帶頂部裂隙區域，是采空區瓦斯的富集區域，是抽放瓦斯的理想場所。

4 結語

通過高位頂板鉆場鉆孔抽放、上隅角埋管抽以及過鉆場邊孔抽放等綜合抽放瓦斯技術，提高了采區和礦井的瓦斯抽放率，降低了工作面的瓦斯涌出量，使工作面回采的安全性得到強有力的提升，為集約化生產奠定了牢固基礎，而且抽放出來的瓦斯可以發電再利用，對企業經濟效益的增長和環境保護也發揮了巨大的作用。

參考文獻:

[1]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術.煤炭工業出版社.2001.

[2]俞啟香.礦井瓦斯防治.中國礦業大學出版社.1992.