煤與瓦斯突出礦井取消瓦斯尾巷應(yīng)用研究

張鵬沖

(1.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400037；2.中煤科工集團(tuán) 重慶研究院有限公司， 重慶 400037)

高瓦斯突出礦井隨著采深的增加，礦井瓦斯涌出量大幅增加，采煤工作面瓦斯治理難度也逐漸增大。專用瓦斯尾巷以往被用于抽采工作面瓦斯，但由于該巷頂板不易管理[1，2]，且巷道內(nèi)長時(shí)間存在高濃度瓦斯，遇到火花容易發(fā)生事故，故相關(guān)規(guī)程規(guī)范已禁止使用。

保安煤礦為煤與瓦斯突出礦井，隸屬于山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)，礦井井田面積14.323 6 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量1.866 億t，可采儲(chǔ)量1.02 億t. 井田主采煤層為8#、9#、15#煤層，煤層平均厚度分別為2.44 m、1.71 m、4.01 m，8#、9#煤層間距11 m，9#、15#煤層間距65 m，礦井現(xiàn)采煤層為15#煤層。目前，15#煤層埋深已經(jīng)達(dá)到600～800 m，隨著開采深度的增加，地質(zhì)構(gòu)造日趨復(fù)雜，瓦斯、地壓等自然災(zāi)害越來越嚴(yán)重。安全生產(chǎn)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，開采環(huán)境不斷惡化，瓦斯、地壓等問題更為突出，制約著礦井安全生產(chǎn)。

該礦15107綜采面原設(shè)計(jì)通風(fēng)方式為雙U型，回采過程中的瓦斯分別沿著工作面回風(fēng)巷和專用瓦斯抽采巷排出。該方式雖有利于抑制上隅角位置處的瓦斯積聚，但長期實(shí)踐表明其存在一定的安全隱患。因此，保安煤礦決定取消15107工作面的專用瓦斯巷。

1 工作面瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化方案

1) 優(yōu)化15107綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)為單U型，15109進(jìn)風(fēng)順槽改為回風(fēng)巷，由15109底抽巷進(jìn)風(fēng)且配風(fēng)量不少于500 m3/min，工作面上隅角瓦斯采用橫貫閉墻上埋設(shè)抽采管路和15109進(jìn)風(fēng)順槽向工作面施工穿層鉆孔的方式抽采解決。15107綜采工作面取消尾巷通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖1.

圖1 取消尾巷通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2) 通過在15109進(jìn)風(fēng)順槽向15107綜采工作面施工穿層鉆孔，穿層鉆孔設(shè)計(jì)每15 m施工一組，每組施工一對(duì)高低鉆孔，鉆孔直徑不低于200 mm，鉆孔終孔位置在15#煤頂板上16～32 m，深入工作面10 m. 鉆孔平均深度65 m. 15107綜采工作面穿層鉆孔施工示意圖見圖2.

圖2 穿層鉆孔施工示意圖

3) 穿層鉆孔、橫貫閉墻埋壓管路利用高負(fù)壓抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采，一趟管路承擔(dān)聯(lián)絡(luò)橫貫內(nèi)密閉埋管抽采，另一趟管路抽采穿層鉆孔，抽采15107綜采面上隅角內(nèi)積聚的瓦斯；橫貫口埋壓管路安裝蝶閥，工作面推采過下一橫貫后，及時(shí)調(diào)整橫貫的抽采負(fù)壓，降低滯后橫貫的抽采量。15107綜采工作面穿層鉆孔和閉墻埋管抽采示意圖見圖3.

圖3 穿層鉆孔和閉墻埋管抽采示意圖

2 取消瓦斯尾巷安全技術(shù)措施

1) 在15107綜采工作面開采期間，加強(qiáng)15107抽采巷與15107回風(fēng)順槽之間聯(lián)巷閉墻的管理，杜絕閉墻漏風(fēng)，防止瓦斯泄漏。

2) 工作面向前推采過30 m后，根據(jù)上隅角瓦斯?jié)舛葲Q定是否開啟穿層鉆孔和閉墻上埋壓管路進(jìn)行上隅角瓦斯抽采，根據(jù)工作面推進(jìn)情況及時(shí)調(diào)整穿層鉆孔的開啟和關(guān)閉數(shù)量，為了保證采空區(qū)瓦斯不向15107抽采巷外溢，采過下一橫貫后，閉墻上埋壓抽采管路必須及時(shí)調(diào)整抽采混合量，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行長時(shí)間抽采[3，4].

3) 預(yù)防穿層鉆孔受工作面采動(dòng)影響發(fā)生剪孔現(xiàn)象，在鉆孔成孔后，鉆孔內(nèi)下套管，套管直徑不小于160 mm，套管長度不得小于20 m.

4) 每天觀測(cè)1次抽采巷抽采支管抽采的瓦斯?jié)舛取O濃度等參數(shù)，如果瓦斯?jié)舛却笥?.0%或CO濃度大于0.002 4%，及時(shí)停止綜采工作面生產(chǎn)，查明原因進(jìn)行處理。

3 取消瓦斯尾巷后安全評(píng)價(jià)

取消瓦斯尾巷后，15107綜采工作面采用本煤層、采空區(qū)及鄰近層抽采相結(jié)合的方法治理瓦斯。本煤層抽采是通過順層平行鉆孔抽采，鄰近層是通過在15107高抽巷內(nèi)埋管進(jìn)行抽采,采空區(qū)抽采是通過施工穿層鉆孔連接及在橫貫閉墻上埋管抽采。取消瓦斯尾巷前后瓦斯涌出量對(duì)比見表1，瓦斯尾巷變更為瓦斯抽采巷后，15107回風(fēng)順槽最大瓦斯?jié)舛葍H為0.34%，是取消瓦斯尾巷前的56.7%；正常生產(chǎn)期間上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.7%，是取消瓦斯尾巷前的19.4%；瓦斯抽采巷內(nèi)最大瓦斯?jié)舛葹?.64%，是取消瓦斯尾巷前的82.1%. 由此可知，瓦斯尾巷取消后，采煤工作面上隅角及回風(fēng)順槽處的瓦斯?jié)舛染蠓档停_保了工作面的安全高效回采。

表1 取消瓦斯尾巷前后瓦斯涌出量對(duì)比表

4 結(jié) 論

1) 保安煤礦15#煤層15107工作面通過采用單“U”型通風(fēng)方式結(jié)合高低位抽采鉆孔以及埋管抽采瓦斯的方式可以有效確保礦井的正常抽掘采銜接，消除礦井生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素。

2) 該礦瓦斯尾巷變更為瓦斯抽采巷后，15107回風(fēng)順槽最大瓦斯?jié)舛葍H為0.34%，正常生產(chǎn)期間上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.7%，瓦斯抽采巷內(nèi)最大瓦斯?jié)舛葹?.64%，采煤工作面上隅角及回風(fēng)順槽處的瓦斯?jié)舛染蠓档停_保了工作面的安全高效回采。

3) 在取消尾巷后礦井還需加強(qiáng)橫貫瓦斯抽采和穿層鉆孔瓦斯抽采參數(shù)，進(jìn)一步考察橫貫抽采半徑和穿層鉆孔影響范圍，為優(yōu)化采空區(qū)瓦斯抽采設(shè)計(jì)提供可靠參數(shù)。