高瓦斯超長綜放工作面瓦斯治理技術

武霄翔

（山西高河能源有限公司，山西 長治 046000）

瓦斯[1-3]是煤礦開采的主要災害之一，同時其又是一種清潔的能源，如何高效利用煤層賦存瓦斯對煤礦安全生產具有重要意義。瓦斯抽采[4-6]作為一種有效的治理瓦斯方法被廣泛推廣應用，一礦一策、一面一策的瓦斯治理方式為瓦斯治理的有效性和針對性提供了根本遵循。

1 工程概況

高河能源E2306 工作面為綜放工作面，該工作面位于東二盤區，南鄰E2305 工作面采空區，北鄰E2307 工作面采空區，西為+450 m 水平北翼大巷，東為9#村莊保護煤柱。工作面開采3 號煤層，埋深為440.5～482.5 m，平均煤厚6.41 m，平均傾角3°。E2306 工作面切眼長310 m，膠帶順槽全長981 m，與進風順槽相距310 m，進風順槽全長1054 m，回風巷道全長2590 m，設計可采長度為496 m。根據工作面物探結果可知，該工作面無陷落柱、斷層等構造影響，地質條件簡單。根據礦井瓦斯檢測報告，高河能源所開采3 號煤層瓦斯含量達10.5 m3/t，煤層透氣性系數為0.553 5 m2/(MPa2·d)，原始瓦斯壓力最大0.6 MPa，為高瓦斯礦井。E2306 工作面原始瓦斯含量最大值為10 m3/t，采用兩進一回的全風壓通風方式。為滿足礦井通風，采用柔模混凝土支護技術，對進風順槽采空區段實行沿空留巷。圖1為E2306 工作面布置圖。

2 工作面瓦斯治理技術

2.1 本煤層瓦斯預抽

為保證E2306 工作面回采安全，需對工作面煤體瓦斯進行預抽，采用本煤層順層鉆孔進行煤體瓦斯抽采，抽采鉆孔布置在工作面兩側順槽工作面側幫。同時，在工作面回采過程中，本煤層順槽鉆孔還可對工作面前方瓦斯進行抽采，實現邊采邊抽。

圖1 E2306 工作面布置示意圖

（1）鉆孔布置

兩順槽本煤層預抽鉆孔布置參數見表1。① 布置形式：兩側順槽本煤層預抽鉆孔均采用雙排布置，分為上、下兩排，為三花型式；② 開孔高度：兩側順槽上排抽放鉆孔開孔高度均為2.5 m，下層抽放鉆孔開孔高度均為2 m；③ 鉆孔間距：膠帶順槽單排鉆孔間距5 m，進風順槽單排鉆孔間距3.4 m；④ 鉆孔直徑：孔徑均為94 mm；⑤ 鉆孔深度：膠帶順槽鉆孔深度為175 m，進風順槽鉆孔深度為188/175/155 m；⑥ 鉆孔封孔長度：兩側順槽鉆孔封孔長度均為16 m。

圖2 順層鉆孔布置示意圖

（2）施工要求

兩順槽鉆孔布置要符合設計要求，鉆孔布置覆蓋整個工作面長度，相互交錯20 m。順層鉆孔按照15 m 進行分段，6 個鉆孔進行并網連接。

表1 本煤層瓦斯預抽鉆孔參數表

2.2 高位大孔徑鉆孔抽采

為解決采空區瓦斯涌出量大的問題，在E2306工作面進風順槽3#鉆場內，采用千米鉆機施工高位大孔徑鉆孔，對采空區瓦斯進行抽采。3#鉆場尺寸為：長8 m，深5 m，高3.5 m。在靠近工作面側幫施工6 個高位大直徑鉆孔，鉆孔布置為上、下兩排，呈三花狀。下排鉆孔編號為1#、3#和5#，鉆孔開孔高度2.2 m，鉆孔間距為1 m，1#鉆孔距進風順槽側幫1 m，3#和5#順序布置；上排鉆孔編號為2#、4#和6#，鉆孔開孔高度3.0 m，鉆孔間距1 m，2#鉆孔距進風順槽側幫1.5 m，4#和6#鉆孔順序布置；高位鉆孔位于工作面煤層上方35 m，在水平方向，1#～6#鉆孔終孔位置距進風順槽巷幫分別為18 m、23 m、38 m、43 m、48 m、53 m 和58 m。表2 為高位鉆孔參數表，圖2 為鉆孔布置示意圖。

表2 高位大孔徑鉆孔參數表

圖3 高位大直徑鉆孔布置示意圖

2.3 采空區埋管抽采

為防止工作面上隅角瓦斯超限，徹底解決工作面上隅角瓦斯積聚的問題，在工作面沿空留巷段的柔模混凝土墻內埋設瓦斯抽采管路，對工作面采空區瓦斯進行抽采。柔模混凝土墻埋管位置距巷道頂板0.5 m，埋管間隔10 m，并與進風順槽內的Ф500 mm 瓦斯管路連接。

3 工作面瓦斯治理效果分析

3.1 預抽效果分析

E2306 工作面切眼長度為310 m，推進回采長度為496 m，自第一個本煤層鉆孔施工起至最后一個本煤層鉆孔施工結束，回采區域總計進行了不少于1310 d 的抽采，總計抽采瓦斯586.91 萬m3，抽采率達到46.51%。本煤層抽采后工作面煤層瓦斯含量下降到5.349 7 m3/t，殘存瓦斯含量為2.069 8 m3/t，瓦斯壓力為0.306 MPa。

3.2 同步抽采效果分析

通過本煤層鉆孔邊抽邊采、高位大孔徑鉆孔抽采和采空區埋管抽采綜合治理，共計抽采瓦斯236.27 萬m3，工作面瓦斯含量大幅度減小，瓦斯抽采濃度平均為11.84%。通過監測工作面回采過程中可知，上隅角瓦斯積聚現象得到明顯改善，瓦斯濃度最大值為0.69%，平均值為0.52%；回風巷內瓦斯濃度最大值為0.61%，平均濃度為0.36%。

4 結論

（1）通過本煤層預抽鉆孔對E2306 工作面瓦斯進行預抽，總計抽采瓦斯586.91 萬m3，抽采率達到46.51%。抽采后工作面煤層瓦斯含量下降到5.349 7 m3/t，瓦斯壓力為0.306 MPa。

（2）通過本煤層鉆孔邊抽邊采、高位大孔徑鉆孔抽采和采空區埋管抽采可有效解決工作面回采期間的瓦斯問題。經監測，上隅角瓦斯濃度最大值為0.69%，平均值為0.52%，回風巷內瓦斯濃度平均值為0.36%。