淺談高河煤礦高抽巷的布置及瓦斯抽放效果

李 欣

（潞安集團(tuán)高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

0 引 言

高河煤礦位于沁水煤田東部，是潞安集團(tuán)和美國(guó)亞美大陸煤炭有限公司聯(lián)合建設(shè)的高產(chǎn)高效礦井，礦井主采二疊系3#煤層，設(shè)計(jì)產(chǎn)能600萬t/a。根據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳2011年度瓦斯鑒定結(jié)果，高河煤礦瓦斯絕對(duì)涌出量96.87m3/min，瓦斯相對(duì)涌出量31.08m3/min，屬于高瓦斯礦井。W1309工作面位于高河礦井東一盤區(qū)，主采3#煤層，煤層均厚7.1m，煤層傾角3°～15°，可采儲(chǔ)量349萬t，日平均產(chǎn)量9439t，采用綜采放頂煤采煤工藝，頂板管理采用全部垮落法。依據(jù)工作面回采設(shè)計(jì)，W1309工作面絕對(duì)瓦斯涌出量57.4m3/min，從瓦斯防突角度要求，采掘面煤層瓦斯含量應(yīng)當(dāng)控制在小于8m3/min[1]，根據(jù)已有地質(zhì)條件及瓦斯涌出量，W1309工作面采用“三進(jìn)一回”偏“Y”型通風(fēng)系統(tǒng)，瓦斯抽排采用“Y+高抽巷”瓦斯治理模式。

本文以W1309高抽巷Ⅱ段為例，從高抽巷的層位、抽采純量、抽采占比等幾個(gè)方面對(duì)高抽巷不同回采階段的抽采效果進(jìn)行分析，并對(duì)其運(yùn)行特征進(jìn)行簡(jiǎn)單描述。

1 W1309高抽巷Ⅱ段設(shè)計(jì)

高抽巷層位決定了高抽巷在工作面回采期間的瓦斯抽采效果[2-4]，根據(jù)高河礦采空區(qū)形成的裂隙帶和冒落帶發(fā)育高度及波及范圍，以及煤層頂板的巖性特征，確定W1309高抽巷高度設(shè)計(jì)為垂直層位距煤層頂板20.6m～45.25m，見圖1。水平層位內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)順槽40.4m，巷道全長(zhǎng)620.4m，全錨網(wǎng)支護(hù)，巷道口打設(shè)兩道密閉，埋設(shè)兩趟Φ500mm瓦斯管。工作面回采初期采用南翼泵站低負(fù)壓系統(tǒng)單臺(tái)泵、兩趟Φ355mm瓦斯管帶抽裂隙帶鉆孔抽采瓦斯，之后采用南翼泵站低負(fù)壓系統(tǒng)兩臺(tái)泵、三趟Φ355mm瓦斯管帶抽高抽巷和裂隙帶鉆孔抽排瓦斯，后期采用地面泵站低負(fù)壓系統(tǒng)一趟Φ500mm和三趟Φ355mm瓦斯管與密閉預(yù)埋瓦斯管連接，由南翼泵站低負(fù)壓系統(tǒng)和地面泵站低負(fù)壓系統(tǒng)直接抽采。

圖1 W1309高抽巷Ⅱ段各階段剖面對(duì)照?qǐng)D

2 W1309高抽巷Ⅱ段的運(yùn)行情況

高河礦W1309高抽巷Ⅱ段瓦斯抽采分為5個(gè)階段，各階段布局及運(yùn)行情況見圖1和圖2：

圖2 高抽巷各階段運(yùn)行參數(shù)示意圖

1）第一階段（Ⅰ）回采距離0-88m，高抽巷距煤層頂板距離為27.98m-28.47m，抽采方式為雙U+裂隙帶鉆孔，（工作面老頂垮落前，高抽巷未發(fā)揮作用）單臺(tái)泵兩趟Φ355mm管路接抽頂板裂隙帶鉆孔。第一階段工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為43.2 m3/min，風(fēng)排瓦斯涌出量為34.56 m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為2.54 m3/min，高抽巷瓦斯抽采量占總涌出量比例為5.88%。

2）第二階段（Ⅱ）回采距離88m-304m，高抽巷距煤層頂板距離為28.47m-33.84m，抽采方式為雙U+高抽巷系統(tǒng)+裂隙帶鉆孔，兩臺(tái)泵三趟Φ355mm瓦斯管，一趟Φ355mm瓦斯管帶抽高抽巷。第二階段工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為48.47m3/min，風(fēng)排瓦斯涌出量為29.69m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為12.91m3/min，占總涌出量比例為26.64%。

3）第三階段（Ⅲ）回采距離304m-316m，高抽巷距煤層頂板距離為33.84m-34.69m，抽采方式為雙U+高抽巷系統(tǒng)，南翼泵站兩臺(tái)泵、兩趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺(tái)泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第三階段工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為53.2m3/min，風(fēng)排瓦斯涌出量為30.54m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為20.56m3/min，占總涌出量比例為38.65%。

4）第四階段（Ⅳ）回采距離316m-362m，高抽巷距煤層頂板距離為34.69m-39.61m，抽采方式為雙U+高抽巷系統(tǒng)，南翼泵站兩臺(tái)泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺(tái)泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第四階段工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為53.06m3/min，風(fēng)排瓦斯涌出量為22.94m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為28.01m3/min，占總涌出量比例為52.79%。

5）第五階段（Ⅴ）回采距離362m-460m-581m，高抽巷距煤層頂板距離為39.61m-45.21-25.01m，抽采方式為三進(jìn)一回（偏Y型）+高抽巷系統(tǒng)，南翼泵站兩臺(tái)泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺(tái)泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第五階段工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為51.08m3/min，風(fēng)排瓦斯涌出量為21.8m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為26.41m3/min，占總涌出量比例為51.70%。

3 高抽巷的運(yùn)行特征描述

3.1 抽采純量與混合流量的關(guān)系

W1309高抽巷各階段的抽采純量與混合流量之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即當(dāng)混合流量增加時(shí)，抽采純量也在增加，見圖3。W1309工作面回采初期，采空區(qū)未與高抽巷形成聯(lián)系，此時(shí)高抽巷未發(fā)揮作用，此時(shí)混合流量為68.55m3/min，高抽巷抽采純量?jī)H為2.54m3/min，占總涌出量比例為5.88%。隨著工作面的逐漸推進(jìn)，采空區(qū)頂板發(fā)生垮落，高抽巷與采空區(qū)開始發(fā)生溝通，高抽巷作用逐步開始發(fā)揮，混合流量也不斷增加，高抽巷抽采純量逐漸增大。待采空區(qū)頂板垮落穩(wěn)定，高抽巷與采空區(qū)徹底貫通，高抽巷抽采純量平均為28.01m3/min，抽放作用達(dá)到最大，混合流量也達(dá)到最大值478m3/min。之后隨著高抽巷抽采系統(tǒng)的不斷完善，抽放純量與混合流量逐漸趨于穩(wěn)定，抽放效果呈現(xiàn)平穩(wěn)。

圖3 W1309高抽巷各階段的抽采純量與混合流量關(guān)系

3.2 抽采純量與產(chǎn)量的關(guān)系

高抽巷的抽采純量與W1309工作面日產(chǎn)量之間的關(guān)系，見圖4：抽采純量與日產(chǎn)量之間整體呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即產(chǎn)量增大，抽采純量增加，產(chǎn)量降低，抽采純量隨之減少，但抽采純量的變化滯后于日產(chǎn)量變化。但是在工作面回采初期，高抽巷作用沒有開始發(fā)揮，日產(chǎn)量與抽采純量之間不存在明顯的特征關(guān)系。工作面日產(chǎn)量的大小直接關(guān)系到采空區(qū)瓦斯涌出量的大小，兩者呈正相關(guān)關(guān)系，隨著采空區(qū)與高抽巷的聯(lián)系程度加大，高抽巷作用逐漸發(fā)揮，在抽放條件穩(wěn)定的基礎(chǔ)下，高抽巷的抽采純量與采空區(qū)瓦斯涌出量大小呈正比。但日產(chǎn)量對(duì)瓦斯涌出量的影響與高抽巷的抽采作用之間存在一定的時(shí)間差，造成高抽巷抽采純量變化滯后于日產(chǎn)量變化。

圖4 工作面日產(chǎn)量與高抽巷抽采純量關(guān)系圖

4 結(jié) 論

1）高河礦W1309工作面高抽巷距離回風(fēng)順槽水平距離為40.4m，高抽巷距離煤層頂板垂直距離34.69-45.21m，高抽巷抽放瓦斯效果最好。

2）高抽巷抽放瓦斯純量與混合流量、工作面日產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，但瓦斯純量變化滯后于工作面日產(chǎn)量。

3）W1309工作面采用“Y+高抽巷”瓦斯抽采模式，在工作面回采階段，工作面瓦斯?jié)舛缺３衷?.0m3/t以下，最小為2.1m3/t，瓦斯抽采效果明顯，有力保障了工作面的安全高效回采。