突出煤層立體式瓦斯治理模式研究

摘要：沙曲礦為煤與瓦斯突出礦井，主采4#煤層為煤與瓦斯突出煤層，瓦斯問題導致抽、掘、采銜接緊張，嚴重制約著礦井安全、高效開采。長期的瓦斯治理實踐過程中，沙曲礦形成了特色鮮明的突出煤層立體式瓦斯治理模式，主要包括底板巷抽放瓦斯、沿空留巷、保護層開采。現場實踐表明，該模式既可有效消除或降低4#煤層的突出危險性，并可實現無煤柱開采，使資源回收率得以充分提高，對礦井實現安全、高效開采起到了關鍵作用。

關鍵詞：突出煤層 立體式 預抽瓦斯 沿空留巷 保護層開采

沙曲礦位于呂梁市柳林縣境內，是華晉焦煤有限責任公司在離柳礦區建設的第一對礦井。礦井井田面積約135km2，地質儲量22.52億噸，可采儲量12.76億噸。礦井初期設計生產能力為3.0 Mt/a，后期將擴建到8.0Mt/a。沙曲礦為煤與瓦斯突出礦井，其主采4#煤層為煤與瓦斯突出煤層，瓦斯問題導致抽、掘、采銜接緊張，嚴重制約著礦井安全、高效開采。近年來，沙曲礦結合礦井條件，不斷引進國內外先進的瓦斯治理經驗，并在長期的實踐過程中，形成了特色鮮明的突出煤層立體式瓦斯治理模式。

1 瓦斯治理方法

1.1 底板巷瓦斯抽放

在5#煤層下部巖層中布置與上部煤層巷道位于同一投影位置的底板巷，在該巷內向上施工穿層鉆孔，抽采3、4、5#煤層賦存的瓦斯。鉆孔整體呈花瓣狀布置，且沿巷道中線方向布置稠密，周圍方向鉆孔布置相對稀疏，如圖1所示。密集鉆孔主要為了集中解決上部巷道的卸壓及防突問題，稀疏鉆孔主要為了抽采被保護煤層的瓦斯，以控制保護層開采過程中底板的瓦斯涌出。

1.2 沿空留巷

沿空留巷，是將工作面靠采空區一側的運輸巷或回風巷進行充填，形成充填條帶，整個充填帶在采空區里面，從而將所留巷道與采空區隔離開，如圖2所示。在沿空留巷中設置瓦斯抽采管路，將采空區上部及環形裂隙圈內的解吸、游離瓦斯通過傾向鉆孔進行抽采。中、近距離保護層開采工作面，由留巷回風巷中施工的抽采鉆孔可直接穿過上保護層，進行被保護層卸壓瓦斯抽采。

沿空留巷既可減少一條巷道的掘進，并且可以實現無煤柱開采，提高資源回收率。

1.3 開采保護層

沙曲礦3#煤層與4#煤層之間巖層平均厚度為6.16m，巖性以粉砂巖、砂質泥巖為主，3#煤層平均厚度為1.05m，屬于局部可采煤層，煤層瓦斯壓力為1.08MPa，瓦斯含量為12.55m3/t，突出危險性相對較小，故將3#煤層作為保護層開采，保護下部4#主采煤層。3#煤層開采后瓦斯涌出情況如圖3所示。

2 立體式瓦斯治理模式

立體式瓦斯治理體現在工作面推進時間的先后和空間的不同布置，避開瓦斯較大的區域，利用三項措施將中間的主采煤層瓦斯引導出來然后抽采，當主采煤層瓦斯降到安全值以內后再行開采。

立體式瓦斯治理模式主要包括以下幾點：

①掘進底板瓦斯抽放巷，在該巷內大量施工穿層鉆孔，對目標區域進行整體的抽采瓦斯，既可掩護上部保護層巷道掘進，又可抽采目標工作面煤體瓦斯；

②掘進保護層工作面，并對被保護層瓦斯進行卸壓抽采；

③在工作面輔助進風巷實施沿空留巷，保留輔助進風巷，作為下一工作面的主要進風巷；同時，在充填墻體上敷設瓦斯抽采管路，對采空區的瓦斯進行抽放；

④保護層工作面開采完成后，充分抽采采空區瓦斯，待抽采合格后方可進行被保護煤層開采。

3結束語

現場實踐表明，突出煤層立體式瓦斯治理模式使沙曲礦抽、掘、采銜接緊張的局面得以徹底改觀，有效消除或降低了4#煤層的突出危險性，并實現了無煤柱開采，使資源回收率得以充分提高，對確保礦井安全、高效開采起到了關鍵作用。

參考文獻：

[1]溫百根.沙曲礦高瓦斯綜采工作面瓦斯的綜合治理[J].礦業安全與環保，2005，32（增刊：9-10.

[2]溫百根.沙曲礦瓦斯綜合治理技術[J].煤礦安全，2010（5）：40-42.

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