龍山煤礦大巷煤柱工作面瓦斯抽采參數設計

王曉磊 朱振

摘要：龍山煤礦-220大巷煤柱工作面平均走向長度1095m，工作面斜長136m，平均傾角14°，水文地質條件較簡單，煤層瓦斯原始含量為9.2329m3/t。通過計算分析，確定該工作面抽放方法為順層鉆孔預抽煤層條帶區域瓦斯防突措施。根據《二1 煤層鉆孔瓦斯抽放半徑測試分析報告》，取抽采率η為30%，在預抽期為3個月情況下，為提高抽采效果，最終確定鉆孔孔間距為4.8m。目前，該工作面已順利回采結束，瓦斯治理效果顯著，未發生瓦斯超限事故。

關鍵詞：瓦斯;鉆孔;抽放

一、工作面概況

龍山煤礦-220大巷煤柱工作面，里段南部為23021工作面采空區、西部為礦井邊界斷層F301保護煤柱、東部為23043及23煤柱工作面采空區;-220大巷煤柱工作面外段西部為11071工作面、東部為21采區（未采動）。工作面上下順槽及切眼均沿煤層底板布置。工作面平均走向長度1095m，平均傾斜寬度136m，工作面煤層平均傾角14°。水文地質方面，該工作面頂板砂巖含水層富水性弱，補給條件差，對工作面采掘影響不大。根據鑫龍瓦斯災害實驗室在大巷煤柱底板巷煤層原始含量測定結果，-220大巷煤柱上順槽區域煤層瓦斯原始含量為9.2329m3/t。鉆孔瓦斯流量衰減系數介于0.3812～1.3579d-1之間，鉆孔百米鉆孔初始瓦斯流量為0.0043～0.0901 m3/min。

二、工作面瓦斯儲量計算

經安陽鑫龍煤業（集團）有限責任公司災害防治實驗中心測定大巷煤柱工作面煤層瓦斯含量為9.2329m3/t 。大巷煤柱工作面平均走向長度1095m，傾斜寬度136m，平均厚度7.5m，容重1.46t/m3。則該工作面預抽煤層瓦斯儲量為：

Q儲=L1×H1×M×γ×X

式中：L1—大巷煤柱工作面平均走向長度，m;

H1—工作面傾斜寬度，m;

M—煤層平均厚度，m;

γ—煤的容重，t/m3;

X—煤層瓦斯含量，m3/t;

根據L1=1095m;H1=136m;M=7.5m;γ=1.46 t/m3;X=9.2329 m3/t。

代入公式得：Q儲=1095×136×7.5×1.46×9.2329=1505.58萬m3

因此，大巷煤柱工作面需要預抽的煤層瓦斯儲量為1505.58萬m3。

三、工作面需抽瓦斯量計算

根據《河南省強化安全生產暫行規定》第三條規定：礦井所采煤層瓦斯壓力大于0.6 MPa或瓦斯含量大于6m3/t時，必須采取保護層開采或底（頂）板巖巷預抽煤層瓦斯，嚴禁采用局部防突措施替代區域防突措施，殘余瓦斯壓力及含量降到0.6MPa和6m3/t以下后，方可進入煤層進行采掘作業。

礦井根據以上規定，為確保抽放效果，設計殘余瓦斯含量最大值為5.9m3/t，取殘余瓦斯則大巷煤柱上底抽巷預抽煤巷條帶應抽出的最小瓦斯量：

QY= L×H×M×γ×（X-XY）

式中：XY—殘余瓦斯含量，m3/t。

代入公式得：QY =1095×136×7.5×1.46×（9.2329-5.9） =543.49萬m3

四、抽放方法選擇

通過以上分析，根據礦井生產能力要求、煤層賦存條件和工作面巷道布置及煤層瓦斯賦存和涌出特點， 該工作面抽放方法設計為：順層鉆孔預抽煤層條帶區域瓦斯防突措施。

五、抽放鉆孔設計

根據《防治煤與瓦斯突出規定》、采掘接替安排及大巷煤柱上底板抽放巷距煤層底板距離、順槽位置和鉆機能力，鉆孔終孔點控制大巷煤柱上順槽煤巷掘進工作面巷道上幫不少于15m，下幫不少于15m。

鉆孔施工單位根據地測部門提供的地質構造資料及龍山煤礦《二1 煤層鉆孔瓦斯抽放半徑測試分析報告》，進行確定抽放鉆孔間距。根據報告結果，取抽采率η為30%，預抽期在3個月情況下，鉆孔孔間距為4.9m，為提高抽采效果，抽采孔間距確定為4.8m。

根據上述條件，大巷煤柱上底板抽放巷共設計鉆孔133組（1729個鉆孔，地質構造及特殊情況適當增加或減少鉆孔），設計鉆孔總工程量69160m（其中煤孔段16437m），鉆孔開孔間距為400mm，底排距底板1600mm，則大巷煤柱上順槽噸煤鉆孔量=16437/（477×38.66×7.5×1.46）=0.06m/t，大于《煤礦瓦斯抽放規范》規定的較難抽放厚煤層噸煤瓦斯鉆孔量要大于0.03m/t的要求。

六、封孔設計

為了保證瓦斯抽放鉆孔封孔效果，設計采用機械封孔工藝，對瓦斯抽放鉆孔封孔設備、封孔工藝和方式以及封孔注意事項進行明確。

1.封孔深度：鉆孔封孔深度為12m，封孔段的深度為6m。

2.封孔段外段：外段封堵在距閥門2米處，捆綁煤礦用封孔袋，并將注漿管一并捆綁在一起。捆綁時要注意膠帶纏繞位置位于送管里側，以確保封孔袋向鉆孔孔口方向膨脹。

3.注漿時注意事項：

（1）將注漿泵水平放置，并將其固定在便于封孔作業的適當位置，合理布置（平鋪）吸排漿管路，避免管路扭曲、打折、交叉等。

（2）管路連接前先將管口擦拭干凈，然后開氣將管路內雜物吹盡再進行連接，以保證氣源潔凈，啟動注漿泵，無異?，F象，準備注漿。

（3）注漿中要時常觀察出漿壓力表、各漿液的混合比和活塞的運動速度;

（4）打開風源控制閥門，把封孔漿液注入到鉆孔內實現封孔作業。

（5）封孔完畢后立即先關閉機器上風源控制閥，使泵停止工作，并打開泄壓閥門，然后推拉幾次（四至五次）槍頭上手動控制閥門開關，保證槍內無殘留料液，最后關閉泄壓閥門、合上手動控制閥開關和吸料管閥門并用橡膠堵頭堵住吸料管兩端，卸去主風管。

（6）待封孔材料凝固20分鐘后聯抽。

七、結束語

該設計符合《防治煤與瓦斯突出規定》、《河南省強化安全生產暫行規定》等規定，并結合礦井實際接替問題，最大限度的優化了大巷煤柱工作面的瓦斯抽采鉆孔參數。目前，該工作面已順利回采完畢，在回采工程中，瓦斯治理效果顯著，未發生瓦斯超限事故。

參考文獻：

[1]張挺哲.上保護層開采底板卸壓瓦斯抽采技術研究[J].西部探礦工程，2019，31（08）：137-138+141.

[2]馬樂輝，李鋒，王雨生.突出煤層綜放工作面高位抽采巷抽采瓦斯應用研究[J].中國煤炭，2019，45（07）：68-71+110.