鄰近綜采工作面綜合瓦斯抽采技術研究與應用

梁雨劍

（潞安集團司馬煤業公司，山西 長治 047105）

本文以司馬煤業公司1211工作面為研究對象，對工作面初步瓦斯抽采設計及存在的技術難題進行分析，并根據實際生產條件、工作面布置情況以及安全、經濟效益等提出了合理有效的瓦斯抽采技術，確保工作面安全回采。

1 概述

潞安集團司馬煤業公司礦井設計生產能力為3.0Mt/a，為高瓦斯礦井，1211工作面位于井田二采區，工作面北部為未采區，西部為井田邊界，東部為未采區，南部為二采區1210工作面。1211工作面走向長度220m，工作面可采長度為1495.3～1497.5m，1211工作面開采煤層屬下二疊統山西組下部的3#煤層，該煤層賦存穩定，煤厚變異較小，煤層結構較簡單。煤層平均厚度7.0m；煤層傾角0～6°，平均3°，截至目前工作面已回采570m。

根據中煤科工集團重慶研究院有限公司2014年提交的《山西潞安集團司馬煤業有限公司瓦斯涌出量預測報告》可知，司馬礦瓦斯絕對涌出量為 25.94m3/min， 相 對 涌 出 量 為 4.77m3/t，3#煤層預測瓦斯含量為3.59～6.31m3/t，瓦斯壓力為0.14～0.22MPa，經測定1211工作面回采期間瓦斯涌出量為11.8m3/min，回采工作面瓦斯涌出量占礦井瓦斯涌出量的43.2%。

1211工作面無偽頂，直接頂主要以泥巖為主，巖石層厚度為7.2m,工作面回采期間共揭露6條正斷層，受構造應力、采動壓力等影響，工作面頂板裂隙發育。為保證工作面安全回采，司馬礦瓦斯抽采隊需對1211工作面進行瓦斯預抽。

2 前期工作面瓦斯抽采設計及存在的問題

2.1 前期工作面瓦斯抽放設計

（1）回采煤層瓦斯抽采。初步設計中1211工作面煤層通過布置本煤層順層鉆孔進行瓦斯抽采，在1211回風順槽、運輸順槽每隔30m布置一個抽放鉆孔，鉆孔直徑為113mm，深度為105m，鉆孔布置在距巷道底板1.5m處，頭尾順槽鉆孔交錯布置。每個鉆孔瓦斯抽放時間不低于7d。

（2）采空區瓦斯抽采。1211工作面回采前期采用沿空埋管法進行采空區抽采，采用直徑為355mm 的聚乙烯圓管作為抽放管，在距采空區15m處安裝第一趟抽放管，在距第一趟抽放管接頭10m處安裝第二趟抽放管，當第二趟抽放管埋入采空區后及時甩開第一趟管路，并將抽放支路與第二趟抽放管對接，依次類推直至工作面回采結束。

2.2 存在的問題

（1）由于1211工作面頂板裂隙發育，工作面煤層瓦斯主要來源于頂板裂隙帶，而采用本煤層順層鉆孔瓦斯抽放效率低，工作面在前期回采時通過對20個抽放鉆孔瓦斯抽放效率檢驗發現，鉆孔抽放效率僅為27.4%，煤層瓦斯預抽后工作面回采時經常出現瓦斯超限斷電現象。

（2）1211工作面煤層瓦斯鉆孔間距為15m，每個鉆孔預抽時間為7d，而工作面回采速度為6m/d，所以工作面每回采2.5d需停采進行瓦斯預抽，從而降低了工作面回采效率，影響著礦井生產銜接工作。

（3）1211工作面采用綜合機械化放頂煤回采工藝，放頂高度達7.0m，工作面煤層頂板主要以泥巖與砂巖混合巖層為主，巖石層硬度大且成塊狀結構，采空區頂板垮落后很容易砸壞抽放管路，同時沿空埋管時埋管高度在3m左右，對采空區瓦斯抽放效率低。

3 鄰近綜采工作面綜合瓦斯抽采技術研究

為提高工作面瓦斯抽放效率，加快工作面回采速度，通過技術研究，決定對1211工作面后期回采過程中采用鄰近綜采工作面綜合瓦斯抽采技術（即在1212工作面回風順槽內布置鉆場和巷幫鉆孔抽采1211工作面瓦斯）進行瓦斯預抽。

3.1 回采煤層瓦斯抽采方案

（1）司馬礦抽采隊對1211工作面采用鄰近工作面裂隙帶高位鉆孔進行瓦斯預抽，鉆場布置在1212工作面回風順槽內，鉆場間距為30m，如圖1所示。

（2）每個鉆場布置四個鉆孔（1#、2#、3#、4#），四個鉆孔垂高為17m，其中1#鉆孔孔深為42m，鉆孔水平距為25m，鉆孔水平夾角為33°；2#鉆孔孔深為46.5m，鉆孔水平距為30m，鉆孔夾角為37.2°；3#鉆孔孔深為40.3m，鉆孔水平距為35m，鉆孔夾角為41°；4#鉆孔孔深為44.5m，鉆孔水平距為40m，鉆孔夾角為43.7°。

圖1 鄰近1211工作面裂隙帶高位鉆孔布置示意圖

（3）鉆孔施工完后對每個鉆孔安裝抽放管路及流量計，并與1212回風順槽里抽放泵站主管路進行連接預抽，每個鉆場瓦斯抽放時間為15d。

3.2 采空區瓦斯抽采方案

（1）為了解決沿空埋管法進行采空區瓦斯預抽時效率低、管路損壞程度大、成本費用高等難題，司馬礦抽采隊對1211工作面采空區采用巷幫裂隙帶低位鉆孔瓦斯預抽。

（2）鉆場施工在1212回風順槽靠近1211工作面側巷幫上，鉆場間距為15m，每個鉆場施工兩個低位裂隙帶鉆孔（1#、2#）。

（3）1#鉆孔孔深為27m，垂高為3.5m，水平距為24m，鉆孔夾角為60°，傾角為7°；2#鉆孔孔深為31m，垂高為6.0m，水平距為28m，鉆孔夾角為65°，傾角為11.5°。

（4）鉆孔施工完后對每個鉆孔安裝抽放管路及流量計，并進行采空區瓦斯預抽，每個鉆場瓦斯預抽時間為30d。

4 結束語

對1211工作面回采前期瓦斯抽放設計及存在問題進行研究分析，提出了鄰近綜采工作面綜合瓦斯抽采技術并在1211工作面后期回采中得以應用，實踐證明采用該瓦斯抽放技術后，工作面煤層及采空區瓦斯抽放平均效率達42.3%，工作面回采期間瓦斯濃度低于0.4%，工作面及上隅角未出現瓦斯超限斷電現象，取得了顯著成效。