綜采工作面瓦斯抽采技術實踐

曹文杰

（太原華潤煤業原相煤礦，山西 古交 030200）

在煤礦災害中，瓦斯災害對煤礦的安全生產及職工的生命安全威脅最大，嚴重制約著煤礦的安全高效的生產。太原華潤煤業有限公司原相煤礦屬于煤與瓦斯突出礦井，本礦瓦斯治理的重點和難點是02#煤層回采工作面。由于02#煤層下鄰近煤層較多，工作面回采期間大量下鄰近層瓦斯涌出，加上本煤層涌出瓦斯給工作面在回采期間的瓦斯治理工作帶來嚴峻挑戰。因此，對本礦井瓦斯治理技術進行研究十分必要。本文以原相煤礦10200工作面為工程背景，對其展開瓦斯綜合治理技術的研究，對礦區的安全生產、經濟效益及發展具有重要意義。

1 工程概況

10200工作面位于原相煤礦一采區南翼，南膠帶巷東側，東部為10202采空區，北部為東翼膠帶大巷，南部為10208工作面。工作面開采煤層為02#煤，采面傾向長度202 m，走向可采長度540 m；工作面標高+740～+750 m，埋深600～660 m。02#煤煤層平均瓦斯含量約為11 m3/t，平均煤厚1.85 m；采用走向長壁后退式一次采全高全部垮落綜合機械化采煤法，采高1.85～2.0 m，平均采高1.95 m，可采儲量為0.30 Mt。02#煤煤層與下覆2號煤層的層間距為6 m左右；02#煤煤層絕對瓦斯涌出量7.61 m3/min，自燃傾向等級為Ⅱ類。工作面通風方式采用了“U”型通風，即皮帶巷進風、軌道巷回風。工作面在回采過程中必須嚴格執行防突措施，區域抽采瓦斯經檢驗達標后，方可安排生產。工作面布置見圖1。

圖1 10200工作面平面布置

2 瓦斯含量預測分析

原相煤礦02#煤層瓦斯含量（W）具有隨埋藏深度（H）增大而加大的整體趨勢，遵循線性統計規律，根據獲得的瓦斯與埋藏深度規律，整個井田內02#煤層埋深最淺處約450 m，由此推算02#煤層最小瓦斯含量為6.16 m3/t；瓦斯含量西部小，東部大，由西向東逐漸增高，02#煤層最大瓦斯含量東部井田邊界附近，最大瓦斯含量約14.50 m3/t。

根據《太原華潤煤業有限公司原相煤礦礦井瓦斯涌出量預測（02號煤層）》報告意見書表明：02#煤層生產時，礦井絕對瓦斯涌出量為84.81～105.13 m3/min；其中，回采工作面瓦斯涌出47.65～59.33 m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的56%； 掘進瓦斯涌出6.63～7.95 m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的8%；采空區瓦斯涌出30.53～37.85 m3/min，約占全礦井瓦斯涌出的36%。在回采工作面瓦斯涌出中，開采層瓦斯涌出19.15～23.95 m3/min，約占整個回采工作面瓦斯涌出的40%； 鄰近層瓦斯涌出28.51～35.38 m3/min，約占整個回采工作面瓦斯涌出的60%[1]。

原相煤礦瓦斯治理的重點是02#煤層回采工作面，瓦斯治理的主要問題是解決本煤層瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出，其中關鍵點是如何解決下鄰近層涌出瓦斯。

3 現場實踐

針對02#煤層在開采過程中瓦斯釋放情況，決定對10200工作面采用本煤層抽采、下鄰近層抽采、裂隙帶抽采以及回風隅角抽采等方式進行瓦斯綜合治理[2]。采用了高位鉆場施工鉆孔的方式抽采裂隙帶瓦斯，主要方式如下：

1）本煤層抽采

10200工作面本煤層布置的鉆孔直徑為Ф113 mm，鉆孔垂直軌道順槽和皮帶順槽煤壁布置，鉆孔傾角為煤層的傾角，鉆孔控制范圍為從停采線外20 m布置至工作面切眼，鉆孔施工地點分別位于10200皮帶順槽及10200軌道順槽。皮帶順槽口布置扇形鉆孔、鉆孔深度100 m左右，工作面順層鉆孔深度130 m、孔間距3 m、孔徑Ф113 mm；軌道順槽鉆孔深度75/85 m、孔間距3 m、孔徑Ф113 mm。鉆孔施工選用ZYW-4000L型煤礦用坑道鉆機，Ф75 mm鉆桿，配套Ф113 mm鉆頭施工。抽采鉆孔布置見圖2。

圖2 10200工作面本煤層鉆孔

2）下鄰近層預采

在10200瓦斯治理巷向工作面方向，每隔5 m垂直煤壁施工一個2號煤層順層鉆孔抽采瓦斯，孔徑為Ф113 mm，開孔高度為1.5 m，鉆孔傾角為煤層傾角，攔截下鄰近層瓦斯涌入02#煤層，一次抽采整個回采工作面區域。下鄰近層鉆孔進行全程下護孔篩管。抽采鉆孔布置見圖3。

圖3 10200工作面下鄰近層鉆孔

3）采空區抽采

10200采空區瓦斯抽采選用埋管抽采的方式，利用10200軌道順槽及10200瓦斯治理巷內Ф426 mm管路埋管至采空區進行抽采，后期改為回風隅角插管抽采，插管深度約為3～5 m。抽采鉆孔布置見圖4。

圖4 采空區埋管抽采

4）裂隙帶抽采

10200工作面頂板裂隙帶瓦斯抽采鉆孔施工地點為10200軌道順槽高位鉆場。每個鉆場設計鉆孔數10個，孔深197～218 m；鉆孔單排布置，開孔間距0.5 m，終孔間距5 m。鉆孔設計采用雙囊袋進行封孔，封孔長度9 m，封孔深度從鉆孔5 m處封至14 m處。

圖5 10200工作面頂板裂隙帶鉆孔

4 效果分析

通過10200工作面瓦斯治理情況進行分析，得到以下效果，大大降低了工作面瓦斯的涌出量，主要從以下幾點分析：

1）采前預抽，10200工作面布置鉆孔直徑Ф113 mm、鉆孔間距3 m的順層鉆孔進行采前預抽，平均預抽時間380天，平均噸煤預抽瓦斯量占原煤可解吸瓦斯量比例達到68%[3]。

2）利用瓦斯治理巷在2號煤層中布置傾向鉆孔進行下鄰近層瓦斯抽采，對采空區采用在上隅角插管進行抽采，同時對裂隙帶采用高位鉆場布置鉆孔抽采裂隙帶瓦斯，該方式抽采穩定，比巷幫鉆場布置高位鉆孔抽采更可靠。各抽采方式中下鄰近層抽采量占比最大，其次是裂隙帶抽采、再次是回采預抽、最后是采空區抽采，占總抽采量的比例分別為39%、32%、16%、13%，占瓦斯涌出量比例分別約為27%、22%、11%、9%。

5 結語

1）02#煤層回采工作面瓦斯治理的主要問題是解決本煤層瓦斯涌出和鄰近層瓦斯涌出，其中關鍵點是如何解決下鄰近層涌出瓦斯。

2）工作面采用本煤層抽采、下鄰近層抽采、裂隙帶抽采以及回風隅角抽采等方式進行瓦斯綜合治理措施，效果良好，降低了工作面瓦斯涌出量，保證了工作面的安全回采。