礦井瓦斯綜合治理技術應用研究

摘 要：米籮礦為近距離煤層群煤與瓦斯突出礦井，瓦斯是制約礦井安全生產的主要因素，采用單一的瓦斯治理手段難以有效的對礦井瓦斯進行治理。采用保護層開采、穿層瓦斯抽采、高位瓦斯抽采鉆孔以及上隅角瓦斯抽采等綜合瓦斯抽采技術手段對突出煤層瓦斯災害進行治理，結果表明，在回采面生產期間，上隅角及回風巷瓦斯濃度均為超過0.5%，有效的解決了回采面瓦斯治理問題。

關鍵詞：瓦斯抽采；煤層群；瓦斯綜合治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.084

煤與瓦斯突出礦井的瓦斯治理問題一直是制約礦井安全生產的影響因素[1]。國內外的眾多學者進行了大量的基礎研究，提出了各種瓦斯治理技術，并取得了顯著的研究成果[2-4]。常規的瓦斯抽采技術具有一定的局限性，采用單一的瓦斯治理技術往往不能取得實現礦井的安全生產需要。本文以米籮礦近距離煤層群開采瓦斯治理為工程背景，對瓦斯綜合治理技術在礦井中的應用進行分析，以便能更好的促進礦井的安全生產。

1 礦井概況

米籮礦位于烏蒙山南斜坡地段，屬高原中山峽谷地貌，海拔為+1035～+1975m之間。井田中部出露三迭系石灰巖，多在兩翼靠近煤層露頭側形成懸崖陡壁，其下的飛仙關地層則多為逆向陡坡，煤系地層因易風化沖蝕，多沿地層走向形成溝谷毗連的低凹槽地。區內溝谷切割較深，多呈“V”字形。米籮礦主要開采有1、3、9、10號等煤層，總資源量為18835萬t。

2 瓦斯綜合治理技術

2.1 穿層鉆孔瓦斯治理技術

受到1號煤層開采影響，1號層下部的3號、9號及10號煤層的滲透率都得到一定程度的提升，利用位于10號煤層底板處的瓦斯抽采巷道，施工穿層瓦斯抽采鉆孔，對上部的3號、9號及10號煤層進行瓦斯抽采。穿層瓦斯抽采鉆孔的終孔間距為10m。

2.2 高位瓦斯抽采鉆孔

在3號煤層110302綜采工作面回風巷沿著煤層走向方向，每隔40m布置一個高位瓦斯抽采鉆場，在每個高位瓦斯抽采鉆場布置8個瓦斯抽采鉆孔，鉆孔的直徑為94mm，鉆孔的孔深在60～70m，以便攔截1號煤層采空區瓦斯向110302綜采工作面涌出，具體的高位瓦斯抽采鉆孔布置如圖所示。通過抽采管路中抽采負壓作用，可以改變回采工作面采空區內以及臨近層瓦斯流場。以便更好的解決采空區瓦斯向回采空間涌出以及上隅角瓦斯超限問題，具體的抽采鉆孔布置如圖2所示。

2.3 采空區埋管瓦斯治理

在3號煤層110302綜采工作面開采之前就在回巷道上安設直徑為450mm的瓦斯抽采管路，并與上隅角留設的伸縮風筒進行連接。隨著回采工作面的不斷向前推進，瓦斯抽采管路隨之埋入到采空區之內。在瓦斯抽采管路中每隔一段布局安設一個三通，在瓦斯抽采管路即將埋入到采空區之前先將控制閥關閉，同時打開下一循環的瓦斯抽采管路閥門，以便利用瓦斯抽采管路不斷的對采空區瓦斯進行抽采。采空區瓦斯抽采埋管深入到采空區內30m。

3 瓦斯抽采效果

3.1 穿層鉆孔瓦斯抽采效果

為了掌握底板瓦斯抽采鉆孔對1號煤層開采區間對其他煤層的瓦斯治理效果，選擇2個瓦斯抽采鉆場對瓦斯抽采參數進行考察。對于單個瓦斯抽采鉆孔，在與回采工作面距離0～-20m位置時，抽采鉆孔的瓦斯抽采濃度及流量較低，且保持穩定。在距離回采面20～50m時，回采造成的底板裂隙發育，瓦斯抽采鉆孔的流量及濃度均保持在高位，煤層受到的應力降低，被保護層的裂隙發育，透氣性顯著提升，煤層瓦斯壓力降低，鉆孔瓦斯流量增大。在距離回采面50～100m時，瓦斯抽采鉆孔的濃度及流量逐漸減小，上層煤的采空區被矸石填充。穿層鉆孔瓦斯抽采濃度及瓦斯抽采量總體表現先增后減的趨勢。

3.2 高位瓦斯抽采效果分析

高位瓦斯抽采鉆孔的抽采負壓在5～8kPa，在回采工作面推進至距離高位瓦斯抽采鉆孔60m位置時，通過打開瓦斯抽采閥門對瓦斯進行抽采，當回采工作面推進到距離抽采鉆場20m時，打開下一個高位瓦

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斯抽采鉆孔瓦斯抽采閥門；在回采工作面距離鉆場-20～0m位置時，兩個相鄰的高位瓦斯抽采鉆場同時對采空區瓦斯進行抽采。隨著回采面推進，瓦斯抽采鉆孔抽采濃度及流量如圖3所示。

3.3 上隅角瓦斯抽采效果分析

對上隅角瓦斯抽采濃度以及純量進行統計分析，從統計結果可以看出，上隅角采空區瓦斯抽采濃度隨著回采工作面的不斷向前推進，瓦斯抽采濃度基本保持在12%左右，瓦斯抽采負壓基本保持在5kPa，瓦斯抽采純量基本保持在11.5m3/min，上隅角瓦斯抽采取得顯著效果。

4 總結

瓦斯突出礦井采用單一的瓦斯治理技術往往不能取得較好的應用效果，通過采用穿層鉆孔、高位瓦斯抽采鉆孔以及上隅角埋管瓦斯抽采等綜合瓦斯治理技術，大大降低了回采工作面生產期間的瓦斯涌出量。回采工作面回風巷及上隅角瓦斯濃度均未超過0.5%，回采面未出現瓦斯聚集以及瓦斯超限等情況，瓦斯治理取得了較好的應用效果，為礦井的安全生產創造了良好條件。

參考文獻：

[1]牛盛曉，胡志華，劉翔峰.綜合抽采技術在工作面瓦斯治理中的應用[J].水力采煤與管道運輸，2018（04）：69-70.

[2]王英旭.高瓦斯綜采工作面瓦斯綜合治理技術措施[J].山東煤炭科技，2018（10）：112-114.

[3]李峰.綜放作業面瓦斯綜合抽采治理技術[J].能源與節能，2018

（07）：94-95.

[4]曹運興，張軍勝，田林，翟紅，傅國廷，唐軍華.低滲煤層定向多簇氣相壓裂瓦斯治理技術研究與實踐[J].煤炭學報，2017，42（10）：2631-2641.

作者簡介：馮中勝（1986-），男，云南曲靖人，本科，工程師，安全副總工程師，從事礦井通風瓦斯治理工作。