五虎山煤礦906工作面瓦斯治理實踐

王學(xué)兵　孫桂梁　崔　杰

(1.神華集團烏達礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

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五虎山煤礦906工作面瓦斯治理實踐

王學(xué)兵1孫桂梁1崔杰2

(1.神華集團烏達礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.煤科集團沈陽研究院有限公司)

通過本煤層順層鉆孔瓦斯預(yù)抽、鄰近層瓦斯預(yù)抽、頂板走向高位鉆孔抽采、采空區(qū)埋管抽采等綜合治理措施，同時根據(jù)工作面的實際情況增加了臨時抽采措施，測定了五虎山煤礦906工作面瓦斯殘存量、回采過程中瓦斯抽采率等參數(shù)，結(jié)果表明，提高了抽采負壓，對生產(chǎn)過程中的瓦斯超限現(xiàn)象進行了有效預(yù)防，保障了工作面的順利開采。

瓦斯抽采瓦斯治理上隅角鄰近層

五虎山煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)賀蘭山北段煤田烏達礦區(qū)南部，井田走向4.5km，傾斜長2.8km，面積約8.08km2。礦井絕對瓦斯涌出量為41.64m3/min，相對瓦斯涌出量為12.91m3/t，屬高瓦斯礦井。礦井現(xiàn)主采9#、10#、12#煤層，自然傾向性均為自燃，最短自燃發(fā)火期分別為64，53，55d。

1　工作面概況

五虎山煤礦906工作面位于五虎山煤礦九層盤區(qū)軌道上山南翼，西為904工作面，南為實體煤，東為908回風(fēng)巷。工業(yè)儲量120萬t，噸煤瓦斯含量為7.7m3/t，工作面共計瓦斯含量930萬m3。該工作面煤層厚度3.2m，傾角5°，傾向長度240m，走向長度1 100m。

906工作面下部10#層工業(yè)儲量72萬t，噸煤瓦斯含量為7.25m3/t，工作面瓦斯含量共470萬m3。

2　906工作面綜合瓦斯治理方案

(1)2010年4月，在906工作面前500m施工了長距離順層鉆孔，提前進行區(qū)域聯(lián)網(wǎng)抽采。

(2)當(dāng)906工作面運順掘進時，在906工作面回順施工瓦斯抽采鉆場，施工順層瓦斯抽采鉆孔，提前預(yù)抽906工作面剩余600m的瓦斯，將906運順預(yù)抽瓦斯工作提前了3～4個月；在906運順掘到500m時，開始施工瓦斯鉆場，在滯后掘進工作面100m施工順層瓦斯抽采鉆孔，對906工作面剩余600m的瓦斯加強抽采。待工作面系統(tǒng)形成后，在回風(fēng)巷安裝抽采管路、施工高位抽采孔進行采空區(qū)埋管,抽采瓦斯。

(3)在9層軌道延伸施工鉆場(906運口以東)施工906工作面下部10#層煤瓦斯抽采鉆孔，降低906工作面回采時10#層瓦斯解析的影響。

(4)906工作面抽采鉆場與地面瓦斯抽采泵聯(lián)網(wǎng)抽采。抽采泵型號為2BEC52，功率250kW，抽采能力20m3/min，瓦斯抽采系統(tǒng)的主管路內(nèi)徑400mm，支管路內(nèi)徑200mm。

906回風(fēng)巷內(nèi)布置的高位鉆孔與采空區(qū)埋管配合抽采，906運輸巷施工的順層鉆孔抽采，均在904移動抽采泵上聯(lián)網(wǎng)抽采。904回移動抽采泵型號為CBF400-2BV3，功率132kW，抽采能力110m3/min，抽采管路內(nèi)徑200mm。

2.1本層預(yù)抽瓦斯鉆孔的布置方式

906工作面采用走向順層長鉆孔、傾向順層鉆孔對9#煤層瓦斯進行提前預(yù)抽。工作面前500m區(qū)域共計施工鉆孔7個，間距20m，開孔高度1.4m，鉆孔長度最短405m，最長614m，共計鉆孔量8 097m。

906回風(fēng)巷自810m處至切眼范圍內(nèi)共施工22個鉆場，鉆場間距12.5m，每個鉆場施工3個鉆孔，鉆孔開孔高度1.5m。鉆孔傾向投影長度約220m，基本覆蓋整個工作面傾向長度。共計鉆孔量 14 520m。預(yù)抽鉆孔布置如圖1所示。

906運輸巷自534m處開始向里至回風(fēng)巷鉆場控制邊緣止，每12.5m布置一個瓦斯抽采鉆場。鉆場寬4m，深3m，共施工瓦斯抽采鉆場21個，共計鉆孔量13 860m。如圖2所示。

2.2鄰近層預(yù)抽瓦斯鉆孔的布置方式

在9#層軌道下山向10#煤施工定向長鉆孔8個，鉆孔間距27m，設(shè)計平均長度900m，抽采10#煤的瓦斯，共計鉆孔量10 521m。如圖3所示。

在906回風(fēng)巷10#煤施工定向長鉆孔3個,高位定向長鉆孔17個，共計鉆孔量8 169m。在906運輸巷10#煤施工定向長鉆孔19個，抽采10#煤瓦斯，共計鉆孔量1 282m。如圖4所示。

圖1　9#煤層預(yù)抽鉆孔布置

圖2　906運輸巷鉆場布置平面

圖3　九層軌延10#煤層預(yù)抽鉆孔布置

2.3采空區(qū)瓦斯抽采的布置方式

在906回風(fēng)巷敷設(shè)了一條內(nèi)徑300mm的薄壁鐵管，抽采管路安設(shè)在上幫底板處，抽采管路每12m接一個三通，三通必須接平，并對三通開口進行封堵，抽采管路三通進入老塘?xí)r打開，對采空區(qū)及上隅角瓦斯進行抽采，與904移動泵站聯(lián)網(wǎng)抽采。該方法有效的預(yù)防了工作面上隅角的瓦斯超限。

2.4高位鉆孔瓦斯抽采的布置方式

針對906工作面的實際生產(chǎn)情況，采用頂板走向高位鉆孔[1-2]瓦斯抽采布置方式。906工作面回風(fēng)巷從約1 000m處開始，每隔60m布置一個高位抽采鉆場，共有鉆場3個，每個鉆場布置3排6個孔，共計鉆孔量1 092m。

圖4　906運輸巷10#煤層預(yù)抽鉆孔布置

3　906工作面瓦斯抽采效果考察

3.1906工作面瓦斯測定

根據(jù)測定方案，自2011年8月2日— 9日對906工作面回風(fēng)巷及自810m處至切眼區(qū)域范圍906運輸巷，設(shè)計施工測定鉆孔4個，在906回風(fēng)巷設(shè)計施工測定鉆孔3個，測定結(jié)果見表1。

3.2906運輸巷瓦斯測定

2012年3月份，因工作面已經(jīng)回采400m左右，走向長度剩余700m，因此此次殘余瓦斯含量測定，僅對該工作面剩余部分進行。此時工作面已抽采瓦斯330萬m3。

根據(jù)該工作面的鉆孔分布，評價分析可分為兩個單元進行：①906運輸巷傾向鉆孔控制區(qū)域；②906運輸巷口天榮公司施工走向鉆孔控制區(qū)域。

表1　殘余瓦斯含量測定結(jié)果

根據(jù)工作面生產(chǎn)實際，自2012年3月3日— 8日，對該工作面兩個評價單元的殘余瓦斯含量進行了測定。本次測定在第一評價單元施工測定鉆孔2個，第二評價單元施工測定鉆孔4個，孔深25～30m。測定結(jié)果如表2所示。

3.3瓦斯抽采率

由瓦斯地質(zhì)圖得知，該工作面原煤瓦斯含量為7.81m3/t。

表2　906工作面殘余瓦斯含量測定結(jié)果

由表1可知，該工作面殘余瓦斯含量最高實測數(shù)據(jù)為3.92m3/t，最大殘余可解析量為1.80m3/t，根據(jù)906工作面的預(yù)計產(chǎn)量范圍，906工作面回風(fēng)巷自810m處至切眼區(qū)域范圍內(nèi)瓦斯預(yù)抽效果達標(biāo)；由表2可知，在測定范圍內(nèi)，該工作面殘余瓦斯含量的最高實測數(shù)據(jù)為4.84m3/t，最大殘余可解析量為2.57m3/t，根據(jù)906工作面的產(chǎn)量，僅從工作面瓦斯殘存量現(xiàn)場實測的角度講，906工作面剩余回采范圍內(nèi)瓦斯預(yù)抽效果符合規(guī)定要求。

906工作面瓦斯主要來自于本煤層(約占60%)，但下鄰近層10#煤的瓦斯涌出也是其主要來源之一。由于906工作面難以進行抽采總量計算，為進一步掌握該工作面的瓦斯抽采情況，對該工作面回采過程中的瓦斯抽采率進行計算。

(1)

式中,ηm為工作面瓦斯抽采率，%；Qmc為回采期間，當(dāng)月工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min;Qmf為當(dāng)月工作面風(fēng)排瓦斯量，m3/min。

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，該工作面瓦斯抽采統(tǒng)計計算如下：906運輸巷傾向抽采鉆孔：8.5m3/min;906運口天榮公司鉆場：0.8m3/min;906回風(fēng)巷高位鉆場：1.2m3/min;906回風(fēng)巷抽排風(fēng)機：5m3/min;906回風(fēng)巷風(fēng)排瓦斯：8.4m3/min。

根據(jù)式(1)計算，工作面瓦斯抽采率ηm=43.9%。

根據(jù)《煤礦瓦斯抽采達標(biāo)暫行規(guī)定》第二十八條的規(guī)定，判定為工作面抽采達標(biāo)。

906工作面于2013年初回采完畢，瓦斯抽采量約1 030萬m3，下部10#層煤瓦斯抽采量約70萬m3，共計瓦斯抽采量約1 100萬m3。

4　結(jié)　語

相比之前采煤工作面的抽采，906工作面在綜合瓦斯治理方法的應(yīng)用上更加成熟，各種抽采方法配套使用合理，做到了邊采邊抽，頂板走向高位鉆孔技術(shù)及采空區(qū)埋管抽采技術(shù)，同時可以根據(jù)工作面的實際情況增加臨時抽采措施，加之地面大功率抽采泵與井下移動抽采泵的配合使用，提高了抽采負壓，使采面的抽采效果一直處在提升狀態(tài)，實現(xiàn)了工作面抽采達標(biāo)，預(yù)防了生產(chǎn)過程中的瓦斯超限事故，從而保證了工作面的順利回采。

[1]張鐵崗.礦井瓦斯綜合治理技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2001.

[2]王顯政.煤礦安全新技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2006.

2016-01-18)

王學(xué)兵(1974—)，男，總工程師，工程師，016000 內(nèi)蒙古烏海市。