關(guān)鍵保護(hù)層一面六巷煤與瓦斯共采技術(shù)研究

周 波，劉 亮，李文權(quán)

（1.淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院通風(fēng)與安全系， 安徽 淮南232001； 2.安徽理工大學(xué)能源與安全學(xué)院，安徽淮南232001； 3.淮南礦業(yè)集團(tuán)公司新莊孜礦， 安徽淮南232072）

在低透氣性突出煤層群開采過程中，實(shí)現(xiàn)開采煤層頂?shù)装逍秹和咚埂⒊椴赏咚购兔号c瓦斯共采，選擇關(guān)鍵保護(hù)層實(shí)現(xiàn)卸壓開采十分重要［1－2］。新莊孜礦自開采保護(hù)層以來，實(shí)施以開采B10關(guān)鍵保護(hù)層為主的區(qū)域瓦斯治理模式，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵保護(hù)層無煤柱開采連續(xù)化、規(guī)模化，在B10關(guān)鍵保護(hù)層回采期間，采取了“一面四巷”瓦斯治理方式，但隨著開采深度的增加，B10關(guān)鍵保護(hù)層回采期間瓦斯涌出量越來越大，原有的瓦斯治理措施已不能滿足工作面安全生產(chǎn)需求，通過逐步探索，提出了在B10關(guān)鍵保護(hù)層開采的“一面六巷”瓦斯抽采方法，并在66310和62210工作面成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵保護(hù)層煤與瓦斯安全高效共采。

1 保護(hù)層工作面瓦斯涌出分析

62210工作面為62B采區(qū)二階段關(guān)鍵保護(hù)層B10煤層工作面，B10煤為結(jié)構(gòu)簡單的薄煤層，平均煤厚0.8m，B10煤層與上覆B11b煤層層間距平均為35m，與下伏B8煤層層間距平均為42m。62210工作面上保護(hù)B11b煤層，下依次保護(hù)B8、B7、B6、B4煤層。62210工作面采用單一走向長壁綜合機(jī)械化開采方法。62210工作面工作面基本情況見表1。

表1 62210工作面工作面基本情況

開采保護(hù)層的瓦斯涌出量來源主要分為本煤層和鄰近煤層，本煤層的瓦斯涌出主要由采掘過程中的煤壁涌出、落煤涌出、采空區(qū)以及圍巖賦層瓦斯涌出。本煤層瓦斯主要采取順層鉆孔抽采、采空區(qū)埋管抽采和風(fēng)排的方法綜合治理；卸壓瓦斯治理應(yīng)最大程度攔截卸壓瓦斯涌向開采空間，可通過鉆孔和巷道攔截卸壓瓦斯，以及采空區(qū)抽采等方法綜合治理卸壓瓦斯［3－5］。

根據(jù)瓦斯地質(zhì)資料，該塊段B10煤層瓦斯壓力為1.8MPa、瓦斯含量11m3／t，根據(jù)區(qū)域劃分，該塊段B10煤處于突出危險區(qū)域。該塊段B10煤層下伏煤層的B8煤層，預(yù)計瓦斯壓力2.2MPa、瓦斯含量為12m3／t，上覆煤層為B11b煤層，瓦斯壓力2.9MPa、瓦斯含量為14m3／t，B10煤層比較薄，在62210工作面回采過程中瓦斯來源除本煤層瓦斯外，主要為鄰近層的卸壓瓦斯，包含上覆B11b煤層和下伏B8、B7、B6煤層的卸壓瓦斯。上階段62110工作面回采過程中絕對瓦斯涌出量平均在70m3／min。根據(jù)分源瓦斯預(yù)測，62210工作面回采過程中預(yù)測絕對瓦斯涌出量平均在100m3／min。62210工作面2013年11月回采，預(yù)計2014年12月收作，目前工作面平均日產(chǎn)量為2 600t。

2 一面六巷瓦斯抽采方法

B10煤層上下均為瓦斯含量高的突出煤層，回采期間上下鄰近層將有大量卸壓瓦斯入工作面，影響工作面的安全高效生產(chǎn)。62210工作面關(guān)作為鍵保護(hù)層，回采采用“一面六巷”瓦斯治理技術(shù)，即62210高抽巷、－730mC13底板巷抽采上覆B11煤層卸壓瓦斯，62210底板巷、62110底板巷穿層抽采B8、B9煤層卸壓瓦斯，62206底板巷抽采B6、B7煤層卸壓瓦斯，同時利用62210風(fēng)巷、62210順槽施工上、下順層孔，抽采B10煤層本身瓦斯。如圖1所示。

62210高抽巷布置在B10煤層頂板中，設(shè)計全長1 300m，在高抽巷內(nèi)施工B11b穿層孔：鉆孔布置20m×20m，每組6個孔，傾向布置，共65組，每組210m，計13 650m，鉆孔孔徑Φ108mm。

－730mC13底板巷B11b煤穿層鉆孔：鉆孔布置20m×20m，每組5個孔，傾向布置，共403個，施工總長31 070m，鉆孔孔徑Ф108mm。

62210順槽上向順層鉆孔：每5m一孔，每孔90m，共273個孔，計24 570m，鉆孔孔徑Ф108mm。

62210底板巷B8煤穿層鉆孔：鉆孔布置20m×20m，每組8個孔，共385個，施工總長29 706m，鉆孔孔徑Ф108mm。

62110底板巷B8煤穿層鉆孔：鉆孔布置20m×20m，每組2～3個孔，共147個，施工總長7 046m，鉆孔孔徑Ф108mm。

62206底板巷B6－7煤穿層鉆孔，鉆孔布置20m×20m，每組8～13個孔，共552個，施工總長37 951m。

3 煤與瓦斯共采效果分析

62210工作面從2013年11月2日開始回采到2014年4月25日，62210高抽巷、－730mC13底板巷、62210順槽、62210底板巷、62110底板巷、62206底板巷瓦斯抽采情況如圖2所示。

圖2 一面六巷瓦斯抽采純量時間變分布圖

62210工作面風(fēng)排瓦斯量2.1～10.5 m3／min，均值4.2m3／min；工作面抽采瓦斯量7.70～98.45m3／min，均值85.37 m3／min；工作面瓦斯絕對涌出量15.74～102.88m3／min，均值90.15m3／min；回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.1%～0.5%，均值0.2%，上隅角瓦斯?jié)舛?%，未出現(xiàn)瓦斯超限、異常情況，確保了工作面安全高效回采。

3.1 上覆煤層瓦斯抽采效果分析

62210高抽巷瓦斯抽采濃度7%～40%，均值15.39%，瓦斯抽采純量均值27 m3／min，與采用“一面四巷”的66210高抽巷平均抽采純量12m3／min比較，抽采效果提高了2.25倍；－730mC13底板巷瓦斯抽采濃度5%～46%，均值40.36%，瓦斯抽采純量均值22.07m3／min。62210高抽巷和－730mC13底板巷施工B11b煤層穿層孔，等同于施工一個瓦斯通道，在62210開采期間，B11b煤層通過鉆孔通道大量涌向高抽巷，大大提高了高抽巷的抽采效果。

3.2 本煤層瓦斯抽采效果分析

62210順槽瓦斯抽采濃度4%～8%，均值6.47%，瓦斯抽采純量均值1.12m3／min；風(fēng)巷順層孔瓦斯抽采濃度2%～6%，均值3.55%，瓦斯抽采純量均值1.42m3／min；尾抽B10瓦斯抽采濃度0.2%～2%，均值1.06%，瓦斯抽采純量均值1.73m3／min。

3.3 覆煤層瓦斯抽采效果分析

62210底板巷與62110底板巷穿層抽采B8、B9煤層瓦斯，瓦斯抽采濃度13%～40%，均值31.3%，瓦斯抽采純量均值15.02 m3／min，與66210工作面開采期間平均抽采純量6.8m3／min，抽采效果提高了2.2倍。62206底板巷穿層抽采B6、B7煤層瓦斯，瓦斯抽采濃度3%～55%，均值42.65%，瓦斯抽采純量均值18.68m3／min，與66210工作面開采期間平均抽采純量15.7m3／min，抽采效果提高了1.2倍。62210工作面一面六巷瓦斯抽采情況見表2。

3.4 煤層開采效果分析

不考慮4月份18天停產(chǎn)檢修的影響，工作面平均每日回采3.2m以上，到4月25日總回采484m，最高月回采105m，在回采期間沒有出現(xiàn)瓦斯超限、異常情況，確保了工作面安全高效回采。

表2 62210工作面一面六巷瓦斯抽采情況

4 結(jié)論

62210關(guān)鍵保護(hù)層回采采用“一面六巷”瓦斯治理技術(shù)，即62210高抽巷、C13底板巷、62210順槽順層孔、62210底板巷、62110底板巷、62206底板巷，有效解決了62210工作面開采期間防突和瓦斯治理難題。同時對瓦斯治理巷道功能進(jìn)行集成、優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)瓦斯治理巷道“一巷多用”。62210高抽巷既為抽采B11煤層卸壓瓦斯巷道，又為B11、C13煤層回采的系統(tǒng)巷道；62206底板巷既為抽采B6、B7煤層卸壓瓦斯巷道，又為B6、B7、B8煤層回采的系統(tǒng)巷道。

62210工作面作為煤層群首采關(guān)鍵層實(shí)行煤與瓦斯共采，工作面抽采瓦斯量均值85.37m3／min，工作面瓦斯絕對涌出量均值90.15m3／min，抽采率達(dá)94.7%，工作面平均每日回采3.2m以上，實(shí)現(xiàn)了煤與瓦斯安全高效共采。

［1］ 袁亮.低透高瓦斯煤層群安全開采關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2008，（7）：1370－1379.

［2］ 國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.防治煤與瓦斯突出規(guī)定［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2009.

［3］ 何勇.煤層群首采關(guān)鍵層煤與瓦斯共采技術(shù)研究［J］.安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，（6）：31－33.

［4］ 袁亮，劉澤功.淮南礦區(qū)開采煤層頂板抽放瓦斯技術(shù)的研究［J］.煤炭學(xué)報，2003，（28）：149－152.

［5］ 王福厚，張軍.遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采工作面瓦斯治理技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2008，（9）：33－37.