突出礦井近距離煤層群瓦斯消突技術應用與研究

高文貴

（汾西礦業賀西煤礦， 山西 柳林 033300）

賀西煤礦在2015年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，2016年正式升級為突出礦井。如何治理瓦斯，提高消突技術成為礦井安全發展的重要因素。在突出礦井采掘過程中，最重要的是要保證瓦斯通風安全，近年來煤礦瓦斯事故的發生體現了煤層瓦斯消突技術的重要性。賀西煤礦通過不斷學習并結合本礦的實際情況，形成了一套適合本礦井的消突技術體系。本文選用了賀西煤礦準備區域作為研究地點，對該區域瓦斯消突技術及其安全性進行了探索和研究。

1 礦井概況

賀西礦設計生產能力為300萬t/a，核定生產能力為240萬t/a，礦井為煤與瓦斯突出礦井，其主采3號、4號煤層均為突出煤層，3號、4號煤層間距5~16 m。2018年礦井絕對瓦斯涌出量77.8 m3/min，相對瓦斯涌出量為13.37 m3/t。根據突出鑒定報告及區劃報告：3號煤層+578以深為突出危險區域；4號煤層+580以深為突出危險區域。礦井的準備區域底板標高為+540—+405，屬于突出危險區域[1-2]。

2 瓦斯消突設計方案

表1 煤層基本參數

目前，礦井四采區為準備區域，采區巷道已掘進至中嵋芝風井。賀西礦準備區位于+578水平以下，已進入突出危險區。該區域由于條件特殊——受村莊壓煤影響，鄰近暫無巷道可以利用，根據工作面布置、巷道設計，針對該特殊區域制定本瓦斯預抽方案，其整體思路是：通過施工底抽巖巷，然后在底抽巖巷中施工穿層孔預抽。根據準備區現在情況分兩翼開采，計劃施工兩條底抽巷（東翼底抽巷及西翼底抽巷），掩護首條工作面掘進，形成預抽母巷后于順槽中布置上行順層長鉆孔進行區段預抽，依次類推，滿足3號煤工作面需求；3號煤回采過程中，再次利用底抽巷穿層鉆孔（普鉆短孔、定向鉆機長鉆孔）對4號煤層進行卸壓抽采，滿足3號煤安全回采及被保護層消突需求。

2.1 大巷開拓預抽方案

目前，準備區軌道巷、回風巷及皮帶巷已開拓至中嵋芝風井，其中皮帶巷布置在4號煤層的底板巖層中，軌道巷布置在4號煤層中，回風巷布置在3號煤層中。中嵋芝風井至礦井邊界的采區巷道均未開拓。為了保證中嵋芝風井至礦井邊界采區大巷的開拓安全，設計消突方案為：底板巖巷穿層鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯通過底板巖巷穿層鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯的方式進行四采區回風巷和軌道巷的預抽。首先在4號煤層底板布置底板巖巷（皮帶巷），然后在底板巖巷布置穿層鉆孔預抽軌道巷及回風巷煤層瓦斯。設計在底板巖巷（皮帶巷）分別布置3號、4號煤層預抽鉆孔，控制3號煤層（四采區回風巷）、4號煤層（四采區軌道巷）煤巷兩幫至少15 m，終孔間距5 m，預抽時間6個月，預抽后應將預抽方位內的煤層含量降到8 m3/t以下、煤層瓦斯壓力降到0.74 MPa以下，待檢驗達標后方可進行軌道巷和回風巷的掘進，詳見圖1。

圖1 采區大巷穿層預抽煤巷條帶瓦斯

2.2 掘進工作面（煤巷條帶）瓦斯消突方案

根據賀西煤礦準備區煤層賦存情況，消突方案為：

1）首先通過底板巖巷施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶瓦斯；

2）首條工作面掘好后通過千米鉆機順層長鉆孔遞進掩護式預抽煤巷條帶瓦斯。

賀西礦準備區煤層瓦斯含量相對較高，煤層突出危險性相對較強，采掘接替時間較長，且不具備順層預抽條件，根據礦井實際情況在4號煤層底板分別布置準備區東翼和西翼底抽巷，采用穿層鉆孔消突預抽后掩護上部3號、4號運輸順槽條帶掘進。

根據準備區煤層賦存情況，在4號煤層底板中施工準備區東翼和西翼底抽巷，向上打穿層鉆孔抽放3號、4號煤層瓦斯，應控制3號、4號上下幫各15 m區域，終孔間距5 m，預抽時間不得少于6個月，以保證抽放效果。預抽后應將含量降到8 m3/t以下、煤層瓦斯壓力降到0.74 MPa以下，詳見圖2。

圖2 底板巖巷穿層預抽煤巷條帶瓦斯

在3號、4號煤層運輸順槽形成后，后續掘進工作面再選擇：千米鉆機順層長鉆孔遞進掩護式預抽煤巷條帶瓦斯的方式掩護預抽順槽條帶瓦斯。在運輸順槽中每100 m布置一個鉆場，每個鉆場內布置10個長距離鉆孔，孔深不低于230 m，終孔間距10 m。預抽本工作面另一條順槽及下一個工作面的運輸順槽，詳見圖3。

2.3 工作面（回采區域）瓦斯預抽消突方案

賀西礦準備區3號、4號煤層工作面順槽相對較長，采掘抽接替時間短，地質條件簡單，工作面跳采不嚴重，具備順層預抽條件，回采工作面消突方案為：

1）首先采用千米鉆機順層長鉆孔遞進掩護式預抽工作面（回采區域）瓦斯，具體見圖3。此項工作在回采工作面形成前已經完成。

圖3 順層長鉆孔遞進掩護式預抽工作面（回采區域）瓦斯

2）采用順槽順層鉆孔預抽工作面（回采區域）瓦斯形成工作面后，采用順槽順層鉆孔預抽工作面（回采區域）瓦斯。在回采區域兩條順槽內分別布置順層鉆孔預抽工作面瓦斯。鉆孔長度根據切眼長度確定，兩巷鉆孔保證交叉，終孔間距6 m。

針對3號煤層在回采過程中，4號煤層的瓦斯涌出量的影響，在底抽巷布置鉆場，采用千米鉆機施工長距離鉆孔提前預抽4號煤層，減少3號煤層在回采過程中瓦斯涌出。

2.4 效果檢驗方法

區域防突措施采取后，最重要的就是區域效果檢驗，從而驗證所采取的措施效果如何。結合賀西礦多年來的經驗及實際情況，針對掘進工作面采取分單元效果的方法。將整個掘進工作面每80 m分為一個單元，在掌子頭施工3個檢驗孔，布置3個測點，效果檢驗正常并且檢驗孔在施工過程中無突出預兆則允許掘進50 m，效果檢驗異常則根據實際情況補充區域措施。通過這種方法完全可以杜絕突出事故的發生。而回采工作面由于在回采前，兩巷順槽全部施工了本煤層鉆孔預抽，突出的可能性很小，采用每500 m作為一個單元，在兩巷布置測點進行效檢，確保安全生產。

3 消突效果分析

在準備區軌道大巷延伸前，已采用底抽巷進行預抽消突，效果非常好，大巷在延伸過程中各項突出指標均遠遠低于臨界值，煤層原始瓦斯含量由11.8m3/t降為6 m3/t左右，極大地消除了突出危險性。在通常情況下，采用定向鉆機施工的鉆孔，瓦斯抽放量和瓦斯濃度均較高，該鉆孔抽放瓦斯濃度平均在80%左右，平均抽放純量可達到1 m3／min左右，而采用履帶式鉆車施工的鉆孔抽放瓦斯濃度也在50%以上，預抽效果均比較好[3-5]。

4 結語

采用底抽巷進行提前預抽消突，并配合千米鉆機進行長距離順層鉆孔條帶預抽消突，并提前預抽下層煤減少回采過程中的瓦斯涌出，這可以同時治理近距離煤層群在采掘過程中的瓦斯突出及瓦斯涌出等問題，已經被驗證是治理瓦斯行之有效的方法，在今后的工作中還將不斷總結經驗，不斷使用已經成熟的工藝及更加先進的抽采設備，確保礦井的長治久安，為瓦斯治理作出其應有的貢獻。