保護層工作面瓦斯綜合治理技術及效果探討

趙紹杰

(淮南礦業集團　安徽淮南　232033)

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保護層工作面瓦斯綜合治理技術及效果探討

趙紹杰

(淮南礦業集團安徽淮南232033)

摘要：開采保護層是對高突煤層進行區域消突最佳措施，已經得到廣泛使用。為了更好的治理保護層工作面回采期間的瓦斯，同時最大可能抽采被保護層卸壓瓦斯，一般采用綜合瓦斯治理措施。本文以1561(1)工作面為例，分析了不同瓦斯治理措施的抽采效果，為其他礦井提供參考。

關鍵詞：保護層；底板巷；地面鉆井；穿層鉆孔

在國內經濟增速放緩的新常態下，煤炭行業也受到很大沖擊，煤價屢創新低，淮南礦業集團為了更好的生存發展，在瓦斯治理方面進行了一系列的創新，提出瓦斯治理既要講效果，也要講效益，為此潘一礦打破以往保護層開采時所有瓦斯治理措施全上的格局，對1561(1)工作面瓦斯治理方案進行改進，采取不同措施交替結合使用，得到了安全高效開采的效果，降低了開采成本。通過對不同措施瓦斯治理效果的分析，積累了一些經驗。

1概況

1561(1)保護層工作面位于潘一礦東三下部采區，區段內煤層平均厚度為1.69m，標高-560.9～-620.1m，可采走向長1070m，傾斜寬192.9m，面積20.62萬m2，可采儲量46.68萬噸。該面為A組11-2煤保護層面，向上保護A組13-1煤。該區段11-2煤層屬于突出煤層。原始瓦斯含量為5.5～6.5m3/t，瓦斯壓力為1.3Mpa。對應13-1被保護煤層與11-2煤層間距為60～65m，原始瓦斯壓力3.2Mpa，原始瓦斯含量為8.5m3/t。

工作面設計日產2840噸，設計風量1746m3/min。

2瓦斯綜合治理

1561(1)工作面采用綜合機械化走向長壁后退式采煤工藝，全部垮落法管理頂板，工作面采用運順進風、軌順回風“U”型通風。工作面回采前采用順層鉆孔預抽消突；回采時抽采分為兩個階段(見圖1)，第一階段(走向長735m)：采用上隅角埋管抽采采空區瓦斯、13-1煤底板巷穿層孔抽采對應13-1煤層卸壓瓦斯、軌順頂板走向孔抽采采空區瓦斯。第二階段(走向長335m)：采用上隅角埋管抽采采空區瓦斯、地面鉆井抽采13-1煤卸壓瓦斯、軌順頂板走向孔及13-1煤穿層孔抽采采空區以及13-1煤卸壓瓦斯。

2.1 順層預抽鉆孔抽采

軌順順層孔由軌順收作線外20米處位置開始向里施工，鉆孔孔深110m，每隔5m施工一個，共231個，運順順層孔由運順收作線外20米處位置開始向里施工，鉆孔孔深120m，每隔5m施工一個，共227個。所有鉆孔在工作面回采前3個月施工完畢并進行抽采，預抽率達35.6%。

2.2上隅角埋管抽采

在1561(1)軌順內安裝一路DN250mm薄壁焊管，管路每50m設有等直徑三通。回采前在上隅角管路末端架設木垛對管路進行保護，確保管路始終抽采巷道頂部高濃瓦斯，正常回采時每50m在三通處重新裝接管路至上隅角抽采采空區瓦斯。

2.3底板巷抽采

在1561(1)運順高抽巷327m處撥門施工一條13-1煤底板巷，該底板巷距11-2煤層頂板法距為29～33m，傾向上布置在1561(1)工作面中部位置，走向長為735m。在底板巷迎頭向西每20m施工一組13-1煤穿層鉆孔，控制到被保護工作面上下順槽巷中，每組鉆孔設計10個，鉆孔直徑為113mm，所有鉆孔穿透13-1煤進入頂板0.5m為止。所有鉆孔施工完畢后，對底板巷進行封閉抽采。

圖1　第一、第二階段瓦斯治理圖

2.4頂板走向鉆孔抽采

在1561(1)工作面軌順f10#測點向東15.8米施工1#鉆場，以后約每150m施工一個，共6個鉆場。每個鉆場內施工12個直徑為133mm、孔深在180m的鉆孔。根據1561(1)工作面頂板巖性及冒落帶、裂隙帶發育高度以及有關頂板鉆孔抽采資料分析，頂板走向鉆孔的終孔位置布置在距11-2煤層頂板10～15米的冒落帶內，控制高度根據抽采效果動態調整。

2.5地面鉆井抽采

在1561(1)工作面無13-1煤底板巷段共布置有3個地面鉆井，均采用IV型(擴大孔徑)結構，1#和3#鉆井施工至11-2煤層底板12m終孔，2#鉆井兼做地質孔，施工至1灰底板5m終孔，孔深分別為605m、876m、605m。1#鉆井終孔點距收作線335m，距軌順92.8m，2#、3#鉆井走向上分別距1#鉆井113m、230m，傾向上距軌順分別為90m、67m。

2.6頂板走向孔及13-1傾向穿層孔抽采

為了確保地面鉆井抽采段的瓦斯治理效果，在1561(1)工作面軌順4#～6#頂板鉆場內除施工12個走向孔外，另增加10～15個13-1煤傾向穿層鉆孔抽采13-1卸壓瓦斯。在4#鉆場外75m、5#鉆場外76m軌順下幫煤層內各新增一個平鉆場，分別施工15、10個13-1煤穿層鉆孔抽采13-1卸壓瓦斯，所有鉆孔孔徑為113mm。這樣13-1穿層卸壓抽采鉆孔終孔點形成共30×30m網狀布置，傾向上控制到對應保護層面下部120m處。

3各階段瓦斯抽采分析

由圖2可以看出，當工作面推進至50m左右時，受采動影響13-1煤瓦斯卸壓釋放，大量卸壓瓦斯被底板巷穿層鉆孔抽采，抽采總量急劇上升。當工作面推進至1#地面鉆井位置后，由于底板巷已無穿層孔抽采新的卸壓瓦斯，抽采純量急劇下降，此時大量卸壓瓦斯被地面鉆井及軌順鉆場13-1煤穿層孔所抽采，底板巷僅能抽采原有卸壓瓦斯，抽采量趨于穩定在13m3/min—17m3/min，此時底板巷抽采量的大小已經不影響工作面回風瓦斯濃度高低。

綜合圖3、圖4可以看出，在第一階段(工作面退尺距離0—735m)，軌順頂板鉆場抽采量基本保持穩定在3—4m3/min左右，這是由于13-1煤絕大多數卸壓瓦斯被底板巷穿層鉆孔攔截，這時頂板鉆場僅能抽采少量采空區殘存瓦斯，所以抽采量也較為穩定。在第二階段(工作面退尺距離735—1070m)，由于鉆場內13-1煤穿層孔的抽采，此時鉆場抽采純量急劇上升，但受到地面鉆井的影響，當工作面推進至地面鉆井附近及遠離時，鉆場抽采純量呈現規律下降、上升趨勢。

圖2　13-1煤底板巷抽采情況

圖3　第一階段(0～735m)13-1煤底板巷

圖4　頂板鉆場及平鉆場抽采情況

圖5　頂板鉆場及平鉆場抽采情況

綜合圖3、圖4可以看出，第二階段比第一階段13-1煤卸壓瓦斯抽采總量平均要少抽10～15m3/min，可見采用底板巷穿層孔抽采抽采效果要好，原因是鉆場穿層鉆孔與底板巷穿層鉆孔相比孔深大，鉆孔施工時終孔點不易控制，另外由于需要封孔合茬抽采容易造成煤巖粉堵孔現象，從而到影響瓦斯抽采效果。

圖6　上隅角埋管抽采情況

由圖6可以看出，工作面上隅角瓦斯抽采量在第一、第二階段始終保持在3.5m3/min以下，平均值在1.8m3/min，說明在第一、第二階段13-1煤卸壓瓦斯都得到了有效攔截。

4結論

(1)在1561(1)工作面回采過程中，回風流瓦斯濃度始終在0.3%以下，上隅角瓦斯始終在1.0%以內，說明兩種不同的瓦斯治理措施都起到了安全高效開采的效果。

(2)為了達到經濟技術一體化要求，下一步采用軌順、運順兩巷穿層鉆孔抽采被保護層瓦斯單一瓦斯治理措施是發展方向。但需要對鉆孔的最佳卸壓抽采超前距離、克服煤巖粉堵塞鉆孔、鉆孔的保質鉆進等方面進行研究。

參 考 文 獻

[1]周世寧，林柏泉.煤層瓦斯賦存與流動理論[M].北京：煤炭工業出版社,1997.

[2]袁亮，劉澤功.淮南礦區開采煤層頂板抽放瓦斯技術的研究[J].煤炭學報,2003，(31)11:1-4.

[3]袁亮.松軟低透煤層群瓦斯抽采理論與技術[M].北京：煤炭工業出版社,2004.

[4]袁亮.低透氣性煤層群無煤柱煤與瓦斯共采理論與實踐[M].北京：煤炭工業出版社,2008.

[5]石必明.保護層開采覆巖變形移動特性及防突工程應用實踐[M].北京：煤炭工業出版社,2008.

Gas Comprehensive Control Technology and the Effect on Working Face of Protective Coal Seam

ZHAO Shao-jie

Abstract：Mining protective coal seam is the best measure to eliminate the outburst of coal seam with high outburst,and it has benn widely used.In order to better control the gas in the working face of the protective layer during the mining period and possibly maximize the extraction of the gas at the protective coal seam,comprehensive gas control is generally adopted.Taking 1561 (1) working face as an example,this paper analyzes the effect of different gas control measures and provides reference for other mines.

Key words：protective coal seam;floor lane;ground drilling;cross-seam drilling

收稿日期：2016-04-23

作者簡介：趙紹杰(1982-)，男，土家族，湖南張家界人，淮南礦業集團潘一礦抽采區，工程師，主要從事井下鉆探、瓦斯抽采工作。

中圖分類號：TD713+.3

文獻標識碼：B

文章編號：1672-9994(2016)02-0035-04