隱伏突出煤層工作面瓦斯綜合治理技術研究

梁銀權 張書波

（永貴能源新田煤礦，貴州畢節 551500）

隱伏突出煤層工作面瓦斯綜合治理技術研究

梁銀權 張書波

（永貴能源新田煤礦，貴州畢節 551500）

新田煤礦屬于大型隱伏煤田，所采煤層具有瓦斯含量高、瓦斯壓力大、突出危險嚴重等特點，文章介紹了該礦隱伏突出煤層工作面瓦斯綜合治理成套技術，實現了工作面安全、高效、快速、綠色回采。通過進行實踐應用建立一整套的適用于貴州地區隱伏突出煤層瓦斯綜合治理成套技術管理體系。

隱伏突出煤層；瓦斯治理；成套技術

新田煤礦是永貴能源投資建設的第四對礦井，也是貴州省“西電東送”配套煤礦。井田位于黔西縣城北東部，屬甘棠鎮管轄。礦井設計規模120萬噸/年，服務年限70.7a，首采煤層為4號煤層，平均2.79m，屬于煤與瓦斯突出礦井。

1 工作面概況

1401 工作面標高+912～+950m，設計走向長度1 170m，傾斜長度150m，工作面所采煤層為二疊系上統龍潭組，煤層厚1.24～5.83m，平均2.79m，采用后退式走向綜合機械化一次采全高采煤工藝進行回采。工作面范圍內地質構造簡單，無較大構造（局部有小斷層發育,主要為一些次生小斷層，最大落差約為3.3m）。工作面煤層瓦斯含量在13.18～23.99m3/t，瓦斯壓力0.92～2.5MPa，煤層堅固性系數f=1.6～1.8，透氣性系數1.273m2/MPa2.d屬于容易抽采煤層。工作面采用U型通風，上下巷斷面均為12.8m2，工作面配風2 437m3/min。

2 區域綜合防突措施

2.1 順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯

為確保工作面預抽效果，縮短工作面預抽時間。工作面順槽揭煤進入煤巷100m后開始施工本煤層順層鉆孔，根據抽采時間的長短不同，則選擇距采面300m以外按3m間距布置鉆孔、采面300m以內按1.5m間距布置鉆孔，鉆機與巷道中心線成夾角900垂直于煤壁施工，封孔長度至少15m，鉆孔設計長度80m，鉆孔傾角與煤層傾角一致。

2.2 穿層鉆孔預抽回采區域中部“空白帶”瓦斯

在突出煤層順層鉆孔施工中，由于受煤層起伏、地質構造、煤層瓦斯、煤層力學性質、煤層厚度等因素影響，導致鉆孔實際施工情況達不到設計要求，致使回采區域中部出現預抽“空白帶”，給回采帶來極大的突出威脅。為消除回采區域預抽“空白帶”，利用原掩護工作面順槽掘進期間底抽巷施工穿層鉆孔控制回采區域中部，以解決順層鉆孔留下預抽“空白帶”，實現立體抽采。穿層鉆孔設計6m一組每鉆鉆孔布置3個孔，終孔在回采區域中部兩側各10m范圍。為防止穿層鉆孔施工后未必能夠達到預期抽采效果，對穿層鉆孔進行水力沖孔，沖孔后增加煤孔段孔徑，以達到增透、卸壓抽采目的。

2.3 穿層鉆孔預抽鄰近煤層卸壓瓦斯

在4#煤層底抽巷布置鉆場，按10m（傾斜方向）×10m（走向方向）間距施工上向網格穿層鉆孔，終孔于5煤層頂板至少0.5m，按10m（傾斜方向）×10m（走向方向）間距施工下向網格穿層鉆孔，終孔于9#煤層底板至少0.5m，鉆孔開口終孔孔徑均為φ94mm，卸壓鉆孔提前覆蓋因4#煤工作面回采而卸壓的下鄰近各煤層區域塊段，4#煤回采期間攔截抽采即將涌向4#煤采煤工作面的下鄰近5#、8#、9#煤層的卸壓瓦斯。

圖1 底抽巷穿層鉆孔預抽鄰近煤層卸壓瓦斯鉆孔布置示意圖

3 局部綜合防突措施

在采煤工作面支架上布置一趟φ150mm抽采管，每根抽采管路6m設計4個多通接頭，每個接頭用直徑φ50mm軟膠管連接一個快速封孔器，對應插入煤壁前方淺孔鉆孔內，形成工作面瓦斯抽采系統。

為進一步降低工作面推進期間回風流中瓦斯濃度，在工作面施工淺孔鉆孔預抽煤層瓦斯。在每天檢修班安排專人分段完成工作淺孔抽采鉆孔施工，打一個鉆孔封孔連管抽采一個鉆孔。

采煤工作面淺孔鉆孔孔深8～10m，孔徑φ89mm，鉆孔布置為三花眼，鉆孔間距1.5m。鉆孔盡量布置在軟分層，最后聯網鉆孔抽采時間不少于2h。封孔采用專用快速封孔器，以適用回采工作面淺孔抽采數量多、封孔深度淺、抽采時間短、重復次數多等特點。

4 工作面采空區及上隅角瓦斯治理措施

4.1 走向高位鉆孔抽采瓦斯

為解決在采煤工作面回采過程中出現上隅角瓦斯超限問題，采用頂板走向高位鉆孔抽采采空區裂隙帶瓦斯。根據工作面初次來壓步距和鉆孔水平投影長度，確定工作面回風順槽第一組高位鉆場距切眼50～60m，以后每隔40～50m施工一個高位鉆場，通過鉆場向工作面上方施工5個走向高位鉆孔控制采空區裂隙帶范圍（距煤層頂板22～25m），抽采上隅角裂隙帶集聚瓦斯。高位鉆孔開孔孔徑φ113mm,終孔孔徑φ94mm，下φ75mmPVC管（尾端2m為篩孔）采用聚氨酯+水泥漿復合封孔。

圖2 走向高位鉆孔抽采瓦斯鉆孔布置示意圖

4.2 上隅角埋管抽采

在工作面回采前，提前在回風順槽每隔12m施工一個向上高位傾向鉆孔，鉆孔與巷道中心線成夾角90°，傾角75～85°,鉆孔開孔、終孔孔徑均為φ200mm，孔深22～25m(終孔在裂隙帶），下φ150mm鐵管（尾端2m為篩孔）采用聚氨酯進行封孔。隨著工作面推進傾向高位鉆孔預埋篩孔管和φ400mm低負壓抽采管逐漸被埋入采空區。

經計算在工作面回風順槽非采幫安設一趟φ400mm的低負壓抽采管路，每隔12m安設一個φ400/200mm的異徑三通，異徑三通上接φ200mm邁步管（長3m）并安設可控制蝶閥和導流管，邁步管用于接高位傾向鉆孔抽采管。

圖3 傾向高位鉆孔邁步埋管抽采瓦斯鉆孔布置示意圖

5 瓦斯綜合治理成套技術研究應用效果分析

5.1 通過在在工作面采取瓦斯綜合治理成套技術，使工作面煤層中的殘存瓦斯含量和殘存瓦斯壓力均降到突出危險的臨界值以下，使工作面達到快速消突實現高瓦斯礦井低瓦斯開采的目標。

5.2 地面配備瓦斯發電站，裝機容量3 600KWh。通過在工作面實施區域和局部瓦斯抽采，大量瓦斯被抽采到地面瓦斯發電站用來發電，真正實現煤與瓦斯共采的綠色開采。

5.3 為消除工作面回采區域順層鉆孔預抽“空白帶”，利用底抽巷施工穿層鉆孔控制回采區域中部并進行水力沖孔，以解決順層鉆孔留下預抽“空白帶”，實現立體抽采。

5.4 為進一步降低回采期間臨近煤層向工作面瓦斯涌出，利用底抽巷施工穿層卸壓鉆孔提前抽采臨近煤層卸壓瓦斯，降低工作面風流中的瓦斯濃度，確保工作面回采安全。

5.5 采空區和上隅角采用走向高位鉆孔和傾向高位鉆孔邁步埋管聯合抽采法后，大大減少了采空區向工作面逸出的瓦斯量，有效防止了上隅角瓦斯超限，給工作面安全高效回采奠定基礎。

6 結論

通過隱伏突出煤層工作面瓦斯綜合治理成套技術研究，給突出煤層工作面瓦斯治理工作提供了切實可行的成套技術方案。該成套技術研究給礦井帶來了潛在的、巨大的生產效益，潛在的、無法評估的安全效益和直接的、可觀的經濟效益。

6.1 生產效益

提高礦井瓦斯治理的水平，加快工作面瓦斯治理進度，帶來了潛在的、巨大的生產效益，為實現安全、高效、快速、綠色回采奠定了基礎。

6.2 安全效益

形成了可靠合理的工作面瓦斯抽采體系、保證瓦斯能夠順利抽采，確保工作面順利抽采達標，給礦井安全生產帶來無法評估的安全效益。

6.3 經濟效益

工作面累計抽采瓦斯量達1 332萬m3，瓦斯發電量達690.56萬度，節約電費1 243萬元。整個工作面實現瓦斯超前治理快速回采，為礦井帶來了無法估量的經濟效益。

[1]何國益.礦井瓦斯治理實用技術[M].煤炭工業出版社.

梁銀權（1987.2—），男，漢族，河南省永城市人，助理工程師，本科學歷，現主要從事礦井一通三防技術管理工作。

TD712

A

1003-5168(2014)04-0035-02