高瓦斯綜采工作面瓦斯抽采技術應用

何亞軍

（潞安集團高河能源有限公司，山西 長治 046000）

1 工作面概況

W3305 工作面開采3 號煤層，賦存于二疊系山西組地層中，為瀉湖相沉積。W3305 工作面按三進一回布置，即膠帶順槽、進風順槽、輔運順槽進風，回風順槽回風。W3305 工作面膠帶順槽長2777 m，W3305 工作面切眼長度320 m，W3305 工作面進風順槽全長2727 m，W3305 工作面輔運順槽全長2834 m，W3305 工作面回風順槽全長2830 m。煤層平均厚度為6.83 m，頂板巖性一般為泥巖、粉砂巖，底板一般為泥質粉砂巖。工作面沿煤層走向布置，煤層賦存變化較小。依據中國礦業大學《山西高河能源有限公司3#煤層瓦斯基本參數測定研究報告》得知，礦井殘存瓦斯含量為2.014 8 m3/t，W3305 工作面原始瓦斯含量最大值為11.5 m3/t，煤層瓦斯含量高，W3305工作面絕對瓦斯涌出量為40.1 m3/min。

2 工作面瓦斯抽采設計

2.1 掘進期間掘進工作面鉆場抽放

四條順槽掘進期間，在掘進工作面迎頭附近施工邊掘邊抽鉆場。邊掘邊抽主要是保護巷道掘進，在巷道兩側設置邁步式鉆場，在鉆場內施工扇形抽采鉆孔掩護巷道掘進。按照巷道同側80 m 間距、異側9 m 間距布置邊掘邊抽鉆場，每個邊掘邊抽鉆場內布置6 個抽采孔，覆蓋巷道輪廓線兩側26 m范圍，最深鉆孔150 m（見圖1）。

圖1 邊掘邊抽鉆孔布置圖

2.2 回采期間瓦斯抽放

（1）本煤層順層鉆孔抽放瓦斯

在W3305 進風順槽和膠帶順槽施工雙排孔，孔深170 m，孔徑94 mm，開孔高度2 m、2.5 m，單排鉆孔之間間距3.4 m。W3305 進風順槽設計鉆孔1174 個，進尺199580 m。W3305 膠帶順槽設計鉆孔1422 個，進尺240 240 m。W3305 進風、膠帶順槽各敷設一趟Φ355 mm 瓦斯抽采管路，由地面瓦斯泵站高負壓抽采系統進行抽采，抽采半徑為1.5 m。W3305 工作面膠帶側預抽平均抽采量為9.36 m3/min，抽采607d，累計抽采瓦斯量為818.14 萬m3。W3305工作面進風側預抽平均抽采量為12.44 m3/min，抽采414 d，累計抽采741.62 萬m3。根據W3305 膠帶順槽頂和進風順槽安裝的在線監測裝置實時監測數據累計統計為：

本煤層順層鉆孔抽放瓦斯量：

Q預抽=Q膠帶+Q進風=15.9 m3/min。

（2）頂板裂隙帶鉆孔抽放瓦斯

W3305 工作面回采前，在W3305 進風順槽距切眼60～285 m 范圍布置施工頂板裂隙帶鉆孔，鉆孔孔深71～116 m，設計鉆孔68 個，進尺6022 m；同時距切眼258 m 鉆場內施工千米鉆機定向頂板裂隙帶鉆孔，設計鉆孔6 個，進尺1620 m。采用Φ355 mm 高負壓抽放管進行抽放（見圖2）。根據W3305 進風順槽頂板裂隙帶安裝的在線監測裝置實時監測數據累計統計，頂板裂隙帶鉆孔抽采瓦斯量為：Q裂隙=2.1 m3/min。

圖2 W3305 進風順槽頂板裂隙帶鉆孔布置圖

（3）沿空留巷埋管接抽

W3305 進風順槽鋪設Ф355 瓦斯管低負壓抽放管，10 m 一個三通、一個閥門，通過三通閥門控制預留管路負壓，前一組預埋管超過三通位置5 m。當工作面采至第一組三通時，即預埋了第二組5 m，打開第二組閥門，通過低負壓抽放采空區瓦斯，采空區埋管抽放（見圖3）。

根據W3305 進風順槽沿空留巷安裝的在線監測裝置實時監測數據累計統計，則W3305 進風順槽沿空留巷埋管接抽瓦斯量為：Q沿=3.4 m3/min。

（4）高位抽放巷封閉埋管抽放瓦斯

工作面回采過程中在W3305 高位抽放巷（高位抽放巷整體層位距離煤層頂板35～40 m，距進風順槽水平距離40 m）封閉埋設2 趟Φ710 mm 管路直接抽采工作面回采過程中采空區及冒落帶瓦斯，W3305 高抽巷口對閉內巷道中的卸壓瓦斯進行低負壓抽放，在密閉抽放接口處加設Φ710 mm 閥門進行管控。

圖3 W3305 工作面采空區埋管抽放設計圖

根據W3305 高位抽放巷安裝的在線監測裝置實時監測數據累計統計，W3305 高位抽放巷埋管抽放瓦斯量為：Q高=5.1 m3/min。

2.3 抽放效果檢驗

回采期間工作面抽放瓦斯總量為：15.9+2.1+3.4+5.1=26.5 m3/min。

工作面絕對瓦斯涌出量為40.1 m3/min，工作面瓦斯抽放率為66.08%，達到了《煤礦瓦斯抽放基本指標》中要求的標準：工作面絕對瓦斯涌出量大于40 m3/min，工作面抽放率應大于等于50%。

3 結語

W3305 工作面回采過程中上隅角瓦斯傳感器濃度最大值為0.69%，平均值為0.51%，工作面回風流中部瓦斯傳感器濃度最大值為0.65%，平均值為0.48%，瓦斯傳感器濃度最大值遠低于行業標準值。通過采用掘進期間掘進工作面左右幫部鉆場邊掘邊抽放、回采期間抽放本煤層瓦斯、工作面頂板裂隙帶鉆孔、高位抽放巷以及采空區埋管抽放等綜合治理方式有效地降低了回采工作面的瓦斯濃度，且嚴格實行批采制度，確保批采安全距離、頂板控制范圍、底板控制范圍。如出現K1 值等突出指標超標或斷層帶涌出瓦斯較大，必須采用密集鉆孔進行抽放，并進行效果檢驗，嚴格實行“預測預報、消突措施、效果檢驗、安全防護”四位一體措施，確保高瓦斯工作面的回采安全。