雙巷瓦斯抽采技術在高瓦斯礦井工作面中的應用與實踐

朱麗兵

（冀中能源峰峰集團辛安礦，河北邯鄲056200）

1 瓦斯賦存參數及抽采系統概況

1.1 各煤層瓦斯參數鑒定情況

2017年5月經煤科總院沈陽研究院（原煤科總院撫順分院）對2號煤層瓦斯含量進行了鑒定，-550m～-660m2號煤層瓦斯含量為 2.10～5.59m3/t，瓦斯壓力為 0.48～0.64MPa；瓦斯放散初速度△p在7.8～8.9之間；煤的堅固性系數f在0.45～0.51之間。

1.2 瓦斯抽采概況

辛安礦瓦斯抽采系統始建于2009年10月，2011年對抽采系統進行了大規模的改造。目前辛安礦地面建有永久瓦斯抽采系統，低負壓瓦斯抽采系統安裝3臺CBF380-2BV3型水環式真空泵及其監測裝置，其中1臺運轉，2臺備用。單泵抽采能力為122-144m3/min，功率為185kW，最大抽采負壓為200kPa。主要用于抽采低濃度瓦斯，平均抽采純量8m3/min。礦井瓦斯抽采率為55%。礦井瓦斯抽采系統安設能力符合需要。

2 雙巷抽采方法

2.1 工作面煤層賦存條件、瓦斯來源、巷道布置、開采方法等因素的實際情況

在工作面防治瓦斯方面主要采取的抽采方法為：回采時，在工作面配運料巷、運料巷（中間巷）向工作面內布置鉆場，向工作面方向施工高頂抽采鉆孔，抽采煤層頂板裂隙帶內的瓦斯，起到降低上隅角的瓦斯濃度的目的。112161工作面設計開采2#煤，原生煤層厚度最大4.5m，最小3.8m，一般4.2m，賦存穩定。工作面走向長度平均為1200m，傾斜長度平均為150m，平均傾角20°，平均煤厚4.3m，容重1.35t/m3，設計可采儲量87.5 萬 t。

2.2 工作面鉆場規格及布置

①在工作面配運料巷內，每隔50m（中間巷每隔60m）向工作面內布置一個高位抽采鉆場，在鉆場中沿工作面煤層走向，向工作面方向施工10個(后期根據瓦斯涌出量可適當增加或減少)鉆孔。鉆孔終孔落于煤層頂板裂隙帶內的巖層中。在工作不推進中，由于煤層頂板的跨落和工作面超前應力的作用，使得打到頂板裂隙帶內的鉆孔，在采動影響下，能抽采煤層釋放到裂隙帶中的高濃度卸壓瓦斯，從而降低工作面圍巖和采空區涌向工作面上隅角、工作面回風風流中瓦斯的濃度。

②鉆場開口于工作面配運料巷及運料巷（中間巷），破800mm頂板然后向工作面內部施工。高位鉆場規格為4.5m×2.6m。

③鉆孔水平布置：鉆孔成 2排布置，上排 1、3、5、7、9號孔距鉆場底板1.5米，1號孔距鉆場口2.2m，孔與孔平距0.4m，下排 2、4、6、8、10 號孔距鉆場底板 1.0m，2 號孔距鉆場口2.2m，孔與孔平距0.4m。

④鉆孔仰角位置：受回采產生的采動影響，圍巖發生不同程度的破壞和變形，其中的上、下鄰近煤層產生不同程度的卸壓與相應的卸壓增流效應，距開采層越近，卸壓越充分，增流越顯著（即卸壓瓦斯流量越大）。根據巖層的破壞程度與位移狀態可把煤層頂板圍巖劃分冒落帶、裂隙帶、彎曲變形帶。由于冒落帶與采空區直接相通，抽放鉆孔進入冒落帶將吸入大量空氣，所以此帶一般不宜用鉆孔抽放瓦斯。在裂隙帶中，煤層卸壓充分，瓦斯大量解吸，接近冒落帶的巖層為大裂隙區，瓦斯在此區因流動阻力小，容易涌入采空區，所以此帶鉆孔抽放率低。往上為小裂隙區，由于此帶瓦斯向采區流動困難，是抽放率最高地帶。因此，鉆孔的終孔點要在冒落帶以上的小裂隙帶（裂隙區）內。高位鉆場上排孔距煤層頂板18m，下排孔距煤層頂板14m。

⑤鉆孔直徑：Φ94mm,封孔長度：15m。

2.3 采用“兩堵一注”封孔法

將注漿管固定在瓦斯抽采管上，送入抽采鉆孔，封孔長度不小于15m；開動注漿泵，將水和水泥按比例（水灰比為0.8：1）倒入注漿泵，攪拌均勻；將注漿管接入注漿泵，向抽采鉆孔內注漿，開始階段，在漿液注滿兩端囊袋之前，注漿壓強逐漸增大，當囊袋注滿，壓強沖破爆破閥，注漿壓力會突然減小，在注滿兩個囊袋之間部位過程中逐漸增大。停止注漿，封閉注漿管。根據《煤礦瓦斯抽采暫行規定》要求，本工作面回采時鉆孔孔口抽采負壓不低于5kPa。

工作面雙巷抽采示意圖

3 雙巷抽采原理

①在原有112161工作面運料巷高位鉆場的基礎上，在中間巷也布置了高位鉆場，鉆孔的壓茬距離不少于30m，進行交替邁步式抽采。通過運料巷和中間巷高位鉆場聯合抽采，有效的增加了抽采效果。

根據工作面傾向長度長，配有中間巷時瓦斯抽采的難題，通過對兩巷瓦斯抽采調控，提高瓦斯抽采量，降低風排瓦斯含量。通過對工作面雙巷瓦斯抽采技術實踐，有效解決工作面上隅角抽采盲區及中間巷渦流區域的瓦斯聚集，保證了工作面安全生產。

②高位雙巷抽采方式克服了兩巷間距近上隅角及抽采盲區的瓦斯聚集。鉆孔采用短孔長孔相結合，延長了鉆孔施工長度，達90-100m，有效抽采加長，并形成疊加的效果。使用該方法初步試用效果明顯。2161工作面抽采濃度為例，6月份兩行抽采以來當月最低濃度10%，最高濃度15%，進入6月份中旬以后，抽采濃度逐步進入穩定期，最高濃度為25%，平均濃度為20%，因此可以將高位鉆孔抽采高度區間確定為14～18m是合理可靠的。超前抽采平距可達到15m左右，未超前抽采和終抽過早，或是中途中斷抽采都將造成抽采距離損失，減少有效平距。最佳抽采位置是在距離工作面煤壁線10～35m處。根據平距與瓦斯濃度變化關系，鉆孔的兩端各10m抽采效果不好，故高位抽采時，要保證有30m-45m的鉆孔水平壓茬長度。

③工作面雙巷瓦斯抽采技術主要研究鉆孔終孔位置,控制好受到回采產生的采動情況，會導致不同等級的破壞和變形,避免壓力過大造成嚴重影響。

4 雙巷抽采在實踐中的應用

①針對高瓦斯礦井綜采放頂煤工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理存在一定的困難，綜合以上情況采取瓦斯抽放措施，能夠有效的利用時間以及空間優勢提高瓦斯抽放量，從而提高瓦斯抽放率，而雙進雙回“U+y”型通風系統具有配風量大、通風力強大，從而達到瓦斯分源治理的有效利用，試驗應用了綜合瓦斯抽放措施結合“U+y”型通風系統的瓦斯綜合治理技術。實踐證明，綜放工作面雙巷瓦斯抽采技術有效控制了瓦斯超限，確保項目的安全有效的運行。

②在原有112161工作面運料巷高位鉆場的基礎上，在中間巷也布置了高位鉆場，鉆孔的壓茬距離不少于30m，進行交替邁步式抽采。通過運料巷和中間巷高位鉆場聯合抽采，有效的增加了抽采效果。

我礦采用雙巷瓦斯抽采技術以來，在工作面出現中間巷時帶來的安全隱患提供了安全保障開創了先河。為瓦斯抽放在煤礦的應用拓展了新思路。可廣泛應用于煤礦在瓦斯治理方面，具有非常好的推廣和應用前景。