2201 綜采工作面瓦斯綜合治理技術應用

宋 迎 彭邦林

(霍州煤電集團有限責任公司辛置煤礦，山西 霍州 031400）

德通煤業位于河東煤田鄉寧礦區，礦井為高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量38.63 m3/min，相對瓦斯涌出量25.96 m3/t,開采的2 號煤層原始瓦斯含量為8.36 m3/t，原始瓦斯壓力0.52 MPa。2201 綜采工作面絕對瓦斯涌出量在15 m3/min 以上，回采期間單靠通風難以解決上隅角瓦斯涌出問題，嚴重制約了礦井安全生產。為解決工作面瓦斯治理難題，通過采取本煤層鉆孔預抽、密集尾抽鉆孔抽采、高位定向長鉆孔抽采、上隅角埋管抽采等方法，同時加大鉆孔孔徑、加密鉆孔間距、提高封孔質量、延長預抽時間等措施對2201 工作面進行瓦斯抽采作業。

1 本煤層預抽鉆孔瓦斯抽采

本煤層鉆孔預抽瓦斯是解決高瓦斯礦井瓦斯抽采問題的基本途徑，2201 綜采工作面瓦斯治理施工時首先采取本煤層鉆孔預抽的方案降低本煤層瓦斯含量，采用打鉆的方式在工作面開采之前提前抽放開采煤層范圍內的瓦斯，通過增加鉆孔直徑、加密鉆孔密度、完善封孔質量等方式提高瓦斯抽采效果。本煤層預抽具有煤體卸壓范圍大、煤層暴露面積大、有利于瓦斯釋放的優點，但因需要提前施工巷道及鉆孔，導致掘進施工緩慢，掘進期間瓦斯管理難度大，且對封孔及聯孔質量要求較高。具體施工及設計方案如下：

在2201 工作面兩順槽同時施工本煤層預抽鉆孔，自切眼開始布置到工作面停采線。工作面兩順槽掘進期間，同時向回采區域煤壁側施工本煤層抽采鉆孔，距巷道底板1.5 m 處開孔，共布置鉆孔762 個，總工程量80 220 m。其中，2201 軌道順槽布置鉆孔402 個，2201 膠帶順槽布置鉆孔360 個。切眼35 m 范圍內由軌道順槽向膠帶順槽施工32 個長鉆孔，鉆孔深度180 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，垂直巷道90°夾角，水平間距0.95 m。35 m 以外鉆孔由兩順槽同時對打，鉆孔深度102 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，垂直巷道90°夾角，水平間距1.9 m。具體設計參數如表1 所示，施工平面圖如圖1 所示。

表1 本煤層預抽鉆孔設計參數表

圖 1 2201 工作面本煤層鉆孔平面圖

2 高位定向長鉆孔抽采

采用高位定向長鉆孔抽采方案主要是為了解決回采期間上隅角瓦斯超限問題，通過布置高位鉆場施工高位鉆孔進行瓦斯抽采作業。具體施工及設計方案如下：在2201 工作面軌道順槽布置2 個高位鉆場，分別位于距切眼360 m 及730 m 處，鉆場規格為7.5 m×3.5 m×2.8 m，在鉆場內向切眼方向施工高位鉆孔，兩鉆場鉆孔接力、搭接抽采。在鉆場向工作面方向施工頂板走向高位長鉆孔，呈平行布置，每個鉆場施工7 個鉆孔，鉆孔孔徑Φ133 mm，鉆孔孔深在348～509 m，鉆孔平面控制到軌道順槽向下16～40 m，間距4 m，控高為距煤層頂板35～58 m，間距3 m。高位定向長鉆孔采用ZDY6000LD型鉆機，先施工Φ98 mm 孔徑，后擴Φ133 mm 孔徑。具體設計參數如表2 所示，施工平面圖如圖2 所示。

表2 高位定向長鉆孔設計參數表

圖 2 2201 工作面高位定向長鉆孔平面圖

3 煤柱密集尾抽鉆孔抽采

在2201 工作面回風順槽鄰近巷道，即2202 軌道順槽向2201 工作面上隅角方向施工密集尾抽鉆孔，自切眼開始布置到工作面停采線。設計采用ZDY4200LXS 履帶式鉆機在2202 膠帶順槽向2201工作面上隅角頂板位置施工鉆孔，接入抽采系統進行抽采。共布置495 個鉆孔，鉆孔間距1 m，鉆孔長度51 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，控高為10 m。具體設計參數如表3 所示，施工平面圖如圖3 所示。

表3 密集尾抽鉆孔設計參數表

圖 3 2201 工作面煤柱密集尾抽鉆孔平面圖

4 采空區埋管抽采

利用低負壓抽采系統，在2201 軌道順槽沿巷道左幫吊掛一趟Φ325 mm 抽采管至上隅角進行抽采。每隔6 m 安裝1 個三通，三通蓋堵板，工作面推進至三通處時，打開堵板，砌筑隔離墻抽采采空區瓦斯。管路末端敞口連接Φ500 mm 負壓風筒，負壓風筒沿頂板吊掛至上隅角，抽采上隅角瓦斯。若埋管不能有效解決上隅角瓦斯時，增加插管抽采采空區瓦斯，插管選用3 根DN100 鎧裝膠管，一端連接到下一個三通處，插入采空區抽采瓦斯，插管要求插入隔離墻300 mm，距離巷道頂板300 mm。具體設計參數如表4 所示，施工平面圖如圖4 所示。

表4 上隅角埋管設計參數表

圖 4 2201 工作面上隅角埋管平面圖

5 效果分析

2201 工作面采取了瓦斯預抽和邊采邊抽的綜合性瓦斯治理措施，輔助優化鉆孔孔徑、加密鉆孔間距、提高封孔質量、延長預抽時間等，實現了2201綜采工作面回采期間杜絕上隅角瓦斯超限現象，降低了工作面通風管理難度，為工作面連續穩定生產提供了安全保障，保證了礦井原煤生產的均衡。