趙官礦井薄煤層高瓦斯工作面的瓦斯治理研究

摘 要：趙官礦井通過本煤層瓦斯預抽、高位鉆孔瓦斯抽采、采用“Y”型通風方式達到治理瓦斯的目的。

關鍵詞：瓦斯治理；高位鉆場；高位鉆孔

趙官井田位于黃河北煤田中西部，現開采煤層7煤，平均厚度1.0m左右。趙官礦井屬于高瓦斯礦井，其中一采區為高瓦斯區，相對瓦斯涌出量為15.61m3/t。針對薄煤層高瓦斯，趙官礦井進行了治理研究。

1 本煤層瓦斯預抽

1.1 本煤層孔的設計與要求

在備采工作面切眼起往外順煤層施工上（下）向鉆孔，鉆孔方位與上下順槽中心線垂直，孔徑？準75mm，設計深度70-110m，相鄰鉆孔間距10m，孔口按標準下套管，套管采用內徑？準50mmPE管，套管一端帶法蘭，長度6m，在下入鉆孔時，末端纏繞聚氨酯（甲乙料），長度0.8m，管口采用黃麻批纏繞，長度1m，黃麻纏繞要緊，與孔口匹配。中間段注入膨脹水泥。凝固48小時后，打壓試驗不漏水。

1.2 管路連接

將上、下順槽內每60個鉆孔為一組，依次連入159mm鋼管主抽管路中進行瓦斯預抽，預抽期為3個月。建成一采區井下ZWY85/160礦用移動瓦斯抽放泵站，安裝移動式瓦斯抽采泵4臺，用于本煤層預抽。

1.3 抽采效果

兩年來先后對1704E、1703E工作面進行了瓦斯預抽，管道監測系統顯示瓦斯抽采濃度為1.0%-2.5%，瓦斯抽采混合量為30-40m3/min，工作面瓦斯相對涌出量下降0.8m3/t-1.0m3/t。主要原因是由于7煤層的透氣性較差（透氣性系數為0.0159-0.5323），介于可抽與難抽放之間。

2 高位鉆孔瓦斯抽采

2.1 高位鉆場設計（以1703E工作面為例進行說明）如圖1。

高位鉆場應選在相對高的地點，間距150m-180m。高位鉆場間高位鉆場規格為4m*6m*2m，鉆場上部平臺高度為6m左右。施工高位鉆場后，一方面有利于鉆孔的施工，保證施工質量；一方面有足夠空間安裝瓦斯參數管道監測裝置，實現在線觀測；一方面可以利用鉆場的高度實現瓦斯氣體與水的分離，保證抽采管路的暢通。

2.2 高位鉆場中高位鉆孔設計與要求（以1703E工作面為例進行說明）。

1703采煤工作面采高為1.2m，周期來壓步距為8-10m，因此設計長高位鉆孔的搭接長度為30-40m。為保證工作面推進過程中頂板上方20-35m高度始終有高位鉆孔，因此還設計了中長高位鉆孔。

2.2.1 高位鉆場施工的長高位孔：在1703東面運輸巷下幫施工高位鉆場4個，每個鉆場施工長高位鉆孔6個，具體施工尺寸如表1所示。

2.2.2 高位鉆場施工的中長高位孔：每個鉆場施工中長高位鉆孔4個，具體施工尺寸如表2所示。

高位孔示意圖如圖2。

2.3 管路連接

鉆孔連接采用直徑50mm的鎧裝鋼絲管，在每一孔孔口位置必須安裝自動放水器、管道監測裝置和控制閥門，實現地面的實時監測。以一組為單位，將孔口軟管連接到直徑159mm的多通鋼管上，鋼管的一端出直徑50mm的絲頭，接放水器；另一端出直徑108mm的快速頭，使用鎧裝軟管與317mm主抽放管連接，分支管路與主管路連接處必須加蝶閥控制。建設了地面瓦斯抽采泵站，安裝2臺2BEC72地面抽采泵，通過管網與井下瓦斯抽采泵站連接，形成井上下瓦斯抽采系統。

2.4 抽放效果

今年一季度，1703東面瓦斯抽采率達到62%，礦井瓦斯抽采率達到41%，抽采瓦斯濃度9-14%，平均抽采瓦斯瓦斯純量9.4-11.5m3/min正常生產過程中，工作面回風隅角瓦斯濃度最高0.35%，回風流瓦斯濃度平均0.25%。杜絕了瓦斯超限事故，實現了“零報警零超限”目標。抽放監測顯示，其中3#鉆場的9#孔和4#鉆場的4#孔變化趨勢尤為明顯。如圖3、圖4、圖5、圖6。

瓦斯濃度最高達50%，單孔純量最高達6.28m？/min。分析認為：一是頂板裂隙帶能發育到25m-35m的位置；二是鉆孔在穿過構造帶時，瓦斯在高負壓抽采下，由構造裂隙運移到了高位。

3 采用“Y”型通風方式

推行了沿空留巷技術，變傳統的“U”型通風方式為“Y”型通風方式。2009年起在一采區進行試點，取得成功后，將該技術推廣到3個采煤工作面。合計完成沿空留巷2200余米，實現工作面Y型通風，消除了回風隅角的瓦斯隱患。

4 存在的問題與不足

4.1 在采煤工作面初采初放期間，當高位抽采不能發揮作用時，一是高位鉆場高位鉆孔數目的確定，二是高位鉆孔孔底至煤層頂板高度的確定。

4.2 通過研究工作面初次來壓后高位鉆場鉆孔的布置參數，使鉆孔參數更加合理，工作面采空區瓦斯抽采率達到50%以上。

4.3 研究低透氣煤層的增透技術，提高煤層瓦斯的預抽量。

4.4 高位鉆場的最合理高度仍沒有確定，鉆孔利用率達不到90%以上。

參考文獻

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[3]寧成浩，陳貴鋒.我國煤礦低濃度瓦斯排放及利用現狀分析[J].能源環境保護，2005，8（4）.

[4]董善保.綜采工作面采空區瓦斯抽放技術[J].礦業安全與環保，2005，（5）.

作者簡介：吳昊（1975-），男，山東省泰安人，中級工程師，1996年畢業于山東礦院采礦工程專業。