大采高綜采工作面綜合立體瓦斯治理技術研究與應用

荊茂龍

淮北礦業股份有限公司袁店一井煤礦（235000）

1 礦井概況

袁店一井煤礦位于安徽省淮北市濉溪縣五溝鎮境內， 主采煤層 32、72、81、82、10 煤均為突出煤層。2017年的檢測報告顯示，瓦斯絕對涌出量最大值為73.92 m3/min，相對瓦斯涌出量最大值為20.34 m3/t，確定了礦井為煤與瓦斯突出礦井。

2 工作面概況

1033工作面煤層厚度為1.93～6.75 m，平均4.4 m，屬于賦存穩定厚煤層；煤層結構簡單；煤層傾角為 4～9°，平均 6°。工作面面長為 162 m，推進長度為468 m，采高最大5.3 m，可采儲量 45.14萬t，開采標高為-650～-635 m。

1033工作面屬突出危險區，該工作面開采10煤層，上覆 72、81、82煤層，與 10煤層間距為 86～103 m。在1033工作面實測最大瓦斯壓力為2.3 MPa（-704.6 m）、實測最大瓦斯含量為7.984 3 m3/t（-659.3 m）；實測上鄰近層7煤和8煤，結果表明最大瓦斯含量分別為7.18 m3/t和9.86 m3/t。

3 綜合立體瓦斯治理措施

煤礦瓦斯災害治理是一個綜合治理的過程，需要多舉措、多方法配合，方能保證治理效果[1]。結合現場實際分析了1033工作面情況，采用“綜合立體式”瓦斯綜合治理措施，不同來源的瓦斯治理方式各異，包括地面瓦斯井、上向攔截鉆孔、高位鉆孔和老塘埋管抽采等。

為保證工作面瓦斯治理效果，在工作面機巷順層鉆孔、底板穿層卸壓鉆孔實施抽采的基礎上，采用了地面瓦斯井、上向攔截鉆孔、高位鉆孔和老塘埋管抽采4項措施。

3.1 地面瓦斯井抽采

設置4口地面瓦斯井。1#瓦斯井與里段切眼和風巷的距離均為50 m；后每隔120 m布置一口，距風巷均為50 m，工程量為2 720 m/4口。用于抽采上鄰近層卸壓瓦斯。

3.2 上向攔截鉆孔抽采

在1033風巷高位鉆場內施工上向穿層攔截鉆孔，攔截鉆孔按30 m×30 m網格狀布置，覆蓋整個工作面上部，孔徑為113 mm，鉆孔壓茬為40 m，終孔至82煤底板下2 m，鉆孔封孔深度封至冒落帶5 m以上。

3.3 高位鉆孔抽采

在1033風巷設計4個高位鉆場，每個鉆場設計施工8個高位鉆孔，上、下兩排布置，終孔點位于10煤頂板上 15～20 m（1#鉆場為 10～15 m），鉆孔壓茬為30 m，用于抽采工作面采空區上隅角瓦斯。

3.4 老塘埋管抽采

煤巖體采動后，圍巖應力會重新分布并衍生大量裂隙，形成采動裂隙“O”型圈。采動裂隙“O”型圈是卸壓瓦斯的流動通道及存儲空間[2]。據此，沿工作面風巷上幫向老塘敷設一趟200 mm瓦斯管路，管路每隔15 m加設站管，管端距底板1 m以上，用木垛進行保護。

4 工作面瓦斯綜合治理效果分析

4.1 瓦斯抽采情況

回采過程中通過自動計量及人工測定獲得工作面地面瓦斯井、上向攔截鉆孔、高位鉆孔及老塘埋管瓦斯抽采參數，如圖1、表1所示。

表1 埋管瓦斯抽采參數

圖1 地面井、攔截孔及工作面累計純流量曲線圖

根據上表可知，工作面回采期間累計抽采瓦斯總量為1 597.39萬m3。最大瓦斯抽采純流量達到100.42 m3/min。

工作面抽采的卸壓瓦斯 （攔截孔及地面井）占抽采總量的85.21%，由此可知10煤層工作面上鄰近層中組煤卸壓瓦斯是工作面瓦斯治理的重點。

4.2 風排瓦斯情況

工作面回采期間未發生瓦斯涌出異常現象。工作面最大配風量為2 617 m3/min，回風流最大瓦斯濃度為0.46%，最大風排瓦斯量為11.59 m3/min。“綜合立體式”瓦斯治理措施取得了良好的效果。

5 頂板周期來壓規律預測瓦斯涌出量

頂板周期來壓時采空區老頂垮落，增加的新裂隙使得上鄰近層卸壓瓦斯向下涌出，同時垮落巖石易擠出采空區積聚瓦斯涌入工作面。因此根據10煤層其它工作面頂板周期來壓規律來預測1033工作面瓦斯異常涌出時間段。

工作面頂板初次來壓為推進15 m后，工作面推進“半方”、“見方”時頂板活動劇烈，正常推進每隔40～55 m頂板活動一次，對應瓦斯涌出量增加。由于提前采取了提高抽采負壓、強化上下隅角封堵等針對性措施，實現了工作面瓦斯零超限。

6 結論

1）根據1033工作面瓦斯治理難度大的特點，采用地面瓦斯井、上向攔截鉆孔抽采上鄰近層中組煤卸壓瓦斯，采用高位鉆孔、老塘埋管抽采采空區瓦斯，取得了良好的效果。

2）工作面回采期間最大瓦斯抽采純流量達到100.42 m3/min，累計抽采瓦斯總量為1 597.39萬m3，其中抽采中組煤卸壓瓦斯占抽采總量的85.21%，可知10煤層工作面上鄰近層中組煤卸壓瓦斯是工作面瓦斯治理的重點。

3）根據10煤層其它工作面頂板周期來壓規律來預測1033工作面瓦斯異常涌出時間段，提前采取提高抽采負壓、強化上下隅角封堵等針對性措施，實現了工作面瓦斯零超限。

4）上述大采高綜采工作面綜合立體瓦斯治理技術應用范圍廣、可操作性強，具有較高的推廣價值。