四川須家河組極薄煤層瓦斯綜合抽采實踐

劉生龍 李 運 劉益文 蘭長金

(1.中國礦業大學，江蘇 221008;2.四川煤礦安全監察局安全技術中心，四川 610041;3.四川藍雁峨眉山楊村鋪煤業有限公司，四川 614208)

四川須家河組極薄煤層瓦斯綜合抽采實踐

劉生龍1，2李 運3劉益文2蘭長金2

(1.中國礦業大學，江蘇 221008;2.四川煤礦安全監察局安全技術中心，四川 610041;3.四川藍雁峨眉山楊村鋪煤業有限公司，四川 614208)

針對四川開采須家河組極薄煤層小煤礦瓦斯經常超限的問題，選擇了四川有代表性的楊村鋪煤礦，開展了多種抽采瓦斯方法的綜合應用實踐，解決了礦井采掘工作面瓦斯經常超限的難題，實現了可持續安全生產，具有顯著的安全經濟效益。

須家河組 極薄煤層 瓦斯 綜合抽采

1 煤礦概況

四川藍雁峨眉山楊村鋪煤業有限公司楊村鋪煤礦 (以下簡稱楊村鋪煤礦)始建于1958年，建成投產于1959年，經1985～1987年擴建后，現生產能力為210kt/a。含煤地層為上三疊統須家河組，含煤自上而下分為K5、Kb4、Ka4、K3、K2等煤層，其中僅Ka4煤層厚度穩定，全區可采，為礦井主采煤層，純煤厚度最大0.82m，最小0.34m，平均0.45m，傾角 16°～21°，煤塵爆炸指數為23.61%，具有爆炸性，自燃傾向性為Ⅲ類，不易自燃。礦井采用平硐暗斜井開拓方式，整個井田劃分為三個水平，即+960m、+814m、+600m水平。前兩個水平己開采結束，現開采+600m水平，采區雙翼布置，工作面采用走向長壁后退式無煤柱開采，走向長600m，傾斜長100m，采高0.7～0.8m。礦井通風方式為兩翼對角式，通風方法為抽出式。

礦井瓦斯等級鑒定為高瓦斯礦井，2003年到2008年間，礦井絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量變化如圖1所示。隨著礦井深部邊界開采 (采深達到500m左右)，瓦斯涌出量不斷增大，特別是當地質變化或頂板來壓時，極易造成瓦斯超限，加上通風線路長，阻力大，依靠通風稀釋瓦斯的方法已不能保證正常生產，礦井已于2008年建成地面固定瓦斯抽采系統。

2 礦井瓦斯來源分析

礦井自1988年以來，歷年瓦斯鑒定均為高瓦斯礦井。2011年礦井瓦斯等級鑒定結果:絕對瓦斯涌出量為 16.56m3/min，相對瓦斯涌出量為39.55m3/t，其中采煤工作面占 43.73%;掘進工作面占3.73%;老空區占52.54%。因此礦井瓦斯治理應以采煤工作面和老空區瓦斯涌出為主，掘進區為輔。煤礦由于Ka4煤層上面賦存有Kb4(距Ka4煤層頂板2m)和K5(距Ka4煤層頂板25m)煤層，受采動影響，瓦斯將涌向Ka4煤層采空區 (統計采煤工作面瓦斯變化如下表1)，加上采空區丟煤瓦斯在工作面漏風的影響下，將瓦斯帶向上隅角，并進入工作面回風巷，該處瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出量的50%以上，有時高達70%。

3 瓦斯抽采工程實踐

3.1 采煤工作面瓦斯抽采

在煤礦進行了煤層瓦斯基礎參數測定，煤層為較難抽放煤層，結合礦井瓦斯來源、地質條件、開采技術和瓦斯基礎參數，具體選擇高位頂板鉆孔抽采卸壓裂隙瓦斯和上隅角插管抽放采空區瓦斯相結合的綜合抽采方法。

圖1 高位頂板鉆孔布置圖

3.1.1 高位頂板鉆孔抽采

高位頂板鉆孔抽采卸壓瓦斯主要應確定鉆場間距和頂板裂隙帶，經過前期考察試驗及鉆孔抽放效果分析，并逐步調整基本參數，得到了最優化的參數:鉆場間距 20m，鉆場規格為長 3.5m，寬2.5m，高2.3m;鉆孔長度50m左右，鉆孔終孔高度控制在Ka4煤層頂板之上4～8m的裂隙帶范圍內，鉆孔數量4個較合適，鉆孔直徑65mm，具體鉆孔施工參數見表2。經調整的參數施工后，瓦斯抽采效果大幅提高，采煤工作面瓦斯抽采率達到40%，單孔最大抽采瓦斯量達到0.3m3/min。

表2 鉆孔施工參數

3.1.2 采煤工作面上隅角插管抽放

由于工作面采空區瓦斯通過上隅角進入回風巷，因此在瓦斯抽放支管上接直徑為150mm的軟膠管插入上隅角擋風墻內進行隅角抽放 (見圖2)。為保證抽放效果，現場通過控制插管抽放量，減少新鮮風流進入隅角，提高抽采濃度。

3.2 老空區瓦斯抽采

由于礦井現已屬老礦井，深部開采，加上周邊小煤礦采動影響，造成礦井老空區瓦斯涌出量較大。根據礦井實際，將抽放管插入礦井老空區，對老空區瓦斯進行抽采，減少涌入巷道的絕對瓦斯量。

圖2 采煤工作面上隅角插管抽放布置

圖3 掘進區瓦斯抽采示意圖

3.3 掘進工作面瓦斯抽采

6305平巷掘進工作面在掘進到120m時，發生過瓦斯涌出量突然增大的異常現象，造成瓦斯超限，無法施工。為了保證掘進的正常作業，同時減少在回采時的瓦斯涌出，因此在該掘進工作面采用邊掘邊抽的方法 (見圖3)，即在6305平巷內每60m布置一個鉆場，每個鉆場沿煤層向上施工5個鉆孔，呈扇形布置，終孔距6304平巷30m。具體鉆孔施工參數見表3。

4 瓦斯抽采效果

(1)采煤工作面瓦斯抽采效果。通過對采煤工作面高位頂板鉆孔抽采鉆場間距和鉆孔終孔高度進行摸索試驗及調整，工作面瓦斯抽采效果大幅提高，鉆孔抽采濃度為40%～90%，每個鉆場抽采瓦斯量為0.6～1.2m3/min;上隅角插管抽采濃度為3%～5%;工作面回風流中瓦斯濃度由抽采前的0.8% ～1.1% 降到 0.5% ～0.7%，上隅角瓦斯濃度降到1.0%以下。

表3 6305平巷掘進工作面抽采鉆孔參數

(2)老空區瓦斯抽采效果。通過對三采區、四采區的老空區瓦斯進行抽放，減少了風排瓦斯量，抽放濃度達到7% ～15%，瓦斯量為0.8～1.2m3/min。

(3)掘進工作面瓦斯抽采效果。掘進工作面瓦斯涌出量異常時，采用邊掘邊抽后，回風流中瓦斯濃度由抽放前的0.7% ～0.9%降到0.4% ～0.5%，鉆孔瓦斯濃度為80% ～90%，抽放瓦斯量為0.7～0.9m3/min。

(4)通過對礦井瓦斯綜合抽采，礦井瓦斯抽采率和抽采瓦斯濃度均達到30%以上。

5 結論

(1)須家河組極薄煤層深部開采的小煤礦，在瓦斯涌出量不斷增大，僅依靠通風稀釋瓦斯無法解決瓦斯超限問題時，煤礦建立地面固定瓦斯抽采系統，采用瓦斯綜合抽采是治理瓦斯濃度超限行之有效的辦法。

(2)煤礦進行瓦斯綜合抽采時，由于采空區和上隅角插管抽采瓦斯濃度較低，容易影響整體抽采濃度，應在實踐中加強調節與控制。

(3)高位頂板鉆孔抽采在確定鉆場間距和頂板裂隙帶 (終孔位置)時，應根據礦井實際考察試驗情況確定，優化抽采參數，并加強抽采參數檢測分析，以達到最優抽采效果。

(4)高位頂板鉆孔在施工時要選擇好開孔位置，并保障封孔質量，防止通過裂隙與巷道連通。

(5)從抽采實踐效果來看，煤礦采用瓦斯綜合抽采，減少了風排瓦斯壓力，特別是采掘工作面，大大減少了瓦斯超限次數，提高了正常生產循環率，滿足了可持續安全生產的需要。

［1］馬心校、劉益文、劉生龍等.極薄煤層小煤礦提高抽采瓦斯效果關鍵技術研究 (R).四川礦山安全技術培訓中心 .2010.5.

［2］劉生龍.《四川煤礦極薄煤層提高瓦斯抽采效果關鍵技術研究》 ［J］.礦業安全與環保，2011，38(5):62-64.

Practice of Gas Comprehensive Drainage in Extremely Thin Coal Seam in Sichuan Xujiahe Formation

Liu Shenglong1，2，Li Yun3，Liu Yiwen2，Lan Changjin2
(1.China University of Mining and Technology，Jiangsu 221008;2.Safety Technology Center，Sichuang Provincial Administration of Coal Mine Safety，Sichuan 610041;3.Sichuan Lanyan Emeishan Yangcunpu Mining Industry Company，Sichuan 614208)［HJ*4］［HJ］

To solve the problem that the gas concentration in Sichuan small coal mines which mines the extremely thin coal seam in Xujiahe Formation always exceed the imitation，the paper selects Yangcunpu coal mine as the representative in Sichuan province，to conduct comprehensive application by utilizing multiple gas drainage methods，so as to resolve the gas problem in heading faces，and realize the sustainable work safety with remarkable economic benefit.

Xujiahe Formation;extremely thin coal seam;gas;comprehensive drainage

劉生龍，男，工學碩士，高級工程師，在職博士研究生，主要從事煤礦瓦斯災害治理研究工作。

(責任編輯 劉 馨)