12802運輸順槽掘進條帶瓦斯抽采方案優化

張會辰

（山東王晁煤電集團有限公司，山東 棗莊 277100）

根據《防治煤與瓦斯突出規定》要求，煤與瓦斯突出礦井掘進施工期間，為防止煤與瓦斯突出，威脅其它工作面安全，要求突出煤層所有回風巷都必須是專用回風巷，不得與其它工作面共用回風，在設計工作面回風順槽時，就必須設計一條直通總回的專用回風通道，要想與總回溝通，不但涉及多條跨巷，施工時難度較大，還要穿過多層煤，每揭一次煤層都必須打鉆抽放消突，耗時、費資。因此，針對12802運輸順槽掘進條帶瓦斯抽采進行方案優化設計。

1 工程概況

1）開采背景。夫康煤礦可采煤層共15層，分上下兩組煤，上煤組依次為2→3→4→5→5-1→6→7→8→9→11→14號煤層，下煤組依次為22→28→30→32號煤層。設計先采下煤組，再采上煤組，煤組內下行式開采。礦井投產時下煤組首采28號煤層，首采面為12801采面，備用面為12802采面，12802運輸順槽是備用面的運輸巷。

2）礦井瓦斯抽采系統。礦井地面永久抽采泵房已正常投入使用，目前采用地面抽采系統對該掘進工作面進行煤層瓦斯預抽。高負壓選用高效節能的水環式真空泵：2BE3 50型（n=380rpm）二臺，工況流量Q高g=201m3/min，耗水量17.1m3/h臺，真空泵配套防爆型電動機YB3-355L1-4（280kW、660V）。低負壓選用高效節能的水環式真空泵：2BE3 42型（n=440rpm）三臺，工況流量Q低g=142m3/min，耗水量9m3/h臺，真空泵配套防爆型電動機 YB3-315L-4（185kW、660V）。抽采管道選用PE管（聚乙烯），高負壓抽采主管道DW450，抽采支管DW280；低負壓抽采主管道DW630。

2 原抽采方案

原設計布置12802底板瓦斯抽采巷穿層預抽12802運輸順槽掘進條帶瓦斯，將瓦斯抽采巷布置在32號煤層底板巖層中，通過在底板瓦斯抽采巷布置鉆場，施工穿層鉆孔預抽首采工作面及下區段（備用面）的區域及條帶瓦斯。共設計布置11瓦斯抽采回風巷、11瓦斯抽采進風巷和12瓦斯抽采進風巷三條底板專用瓦斯抽采巷穿層預抽28號煤層首采工作面及28號煤層下區段（備用面）整個工作面區域煤層的瓦斯，11瓦斯抽采回風巷和11瓦斯抽采進風巷分別穿層預抽12801回風和運輸順槽掘進條帶及12801首采面區域內煤層瓦斯，12瓦斯抽采進風巷穿層預抽12802運輸順槽掘進條帶煤層瓦斯。11瓦斯抽采回風巷長度552m，11瓦斯抽采進風巷長度511m，12瓦斯抽采進風巷長度506m。原設計底板瓦斯抽采巷布置平面圖如圖1所示。

圖1 原設計底板瓦斯抽采巷布置平面圖

3 方案優化

1）方案優化設計。將原方案設計中布置三條底板專用瓦斯抽采巷穿層預抽28號煤層首采工作面及28號煤層下區段整個工作面區域瓦斯的抽采方法，調整為利用現有已布置完畢的兩條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風巷和11瓦斯抽采進風巷）穿層預抽28號煤層首采工作面順槽條帶及28號煤層下區段12802運輸順槽條帶瓦斯的方法。即：利用11瓦斯抽采回風巷和11瓦斯抽采進風巷分別穿層預抽12801回風和運輸順槽掘進條帶及12801首采面區域內煤層瓦斯；同時利用11瓦斯抽采進風巷穿層預抽12802運輸順槽掘進條帶煤層瓦斯，取消12瓦斯抽采進風巷的施工，減少建井工程巷道506m。優化后的底板瓦斯抽采巷布置平面圖如圖2所示。

圖2 優化后的底板瓦斯抽采巷布置平面圖

2）存在的問題。從11瓦斯抽采進風巷向12802運輸順槽掘進條帶煤層施工穿層鉆孔，一是距離較長，最長的鉆孔達146m，用現有配Φ50mm鉆桿的ZY1250型鉆機施工難度大，動力不足，鉆孔易跑偏，可能打不到位；二是有1/2的鉆孔為平行孔和俯孔（向下的負角度鉆孔），鉆孔排水排渣比較困難。

3）解決辦法。已購置ZDY4000LR履帶液壓鉆機一臺，該鉆機電機功率55kW，配套Φ73mm的鉆桿，鉆孔深度可達300m，鉆桿強度和鉆進深度能有效控制12802運輸順槽掘進條帶區域；鉆孔施工時采用向鉆孔內送高壓風吹水排渣工藝，解決平行孔和俯孔排水排渣困難的問題。

4 效果分析

4.1 經濟效益

1）建井巷道工程量減少，節省投資。將原設計中布置三條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風巷、11瓦斯抽采進風巷和12瓦斯抽采進風巷）穿層預抽28號煤層首采工作面及28號煤層下區段整個工作面區域瓦斯的抽采方法，調整為利用現有已布置完畢的兩條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風巷和11瓦斯抽采進風巷）穿層預抽28號煤層首采工作面順槽條帶及28號煤層下區段12802運輸順槽條帶瓦斯的方法，取消了12瓦斯抽采進風巷的施工，減少建井工程巷道506m。每米巷道綜合費用（掘進工資、炸材消耗、材料費、安全費用等）按10000元計算，節約投資 （506m×10000元 /m）=5060000元。購置ZDY4000LR履帶液壓鉆機一臺，購置價520000元。

綜合計算，節約投資5060000-520000=4540000元。

2）保證了礦井試運轉時間。抽采方案優化后，能夠減少建井工程巷道506m，節省了巷道施工時間，為礦井盡早進入試運轉贏得了時間保障。

4.2 抽采效果

預抽時間差異系數為預抽時間最長鉆孔抽采天數減去預抽時間最短的鉆孔抽采天數的差值與預抽時間最長的鉆孔的抽采天數之比。

式中：η為預抽時間差異系數，%；Tmax為預抽時間最長的鉆孔抽采天數（25天）；Tmin為預抽時間最短的鉆孔抽采天數（18天）。

本區域內煤層瓦斯地質簡單，本區域鉆孔預抽時間基本一致，預抽時間差異系數為28%，小于30%，符合評價要求。

煤層最大殘余瓦斯含量為3.794m3/t，最大殘余瓦斯壓力為0.414MPa，均低于規定的限定值8m3/t和0.74MPa，滿足要求。

5 結語

此瓦斯抽采優化方案及抽采方法符合（黔安監煤礦〔2016〕12號）文件《省安全監管局貴州煤礦安監局省能源局關于進一步加強煤與瓦斯突出防治工作的意見》中“三、重點措施”第（五）項“改進和強化鉆孔預抽煤層瓦斯措施”的要求，已通過貴州省煤礦設計研究院對原安全設施設計中的瓦斯抽采方案及方法進行了修改變更，并經過施工16個12802運輸順槽抽采試驗鉆孔，取得了貴州省煤礦安全監察局的備案認可，不但加快了抽放進度，而且節省了大量資金投入。