經坊煤業綜放工作面精細化瓦斯抽采技術應用

任重先

（山西省長治經坊煤業有限公司，山西 長治 047100）

1 工程背景

經坊煤業位于長治市長治縣城西，行政區劃屬長治縣韓店鎮，屬于裂陷構造盆地。礦井開采3號煤層，3號煤層穩定，厚3.27～6.90 m，平均厚5.09 m，煤層中賦存0～2層泥巖夾矸，厚度0～0.40 m，平均0.18 m，距底板0.8～1.1 m左右。3號煤層瓦斯含量4.3 m3/t，瓦斯壓力0.09～0.12 MPa，屬高瓦斯礦井。經坊煤業3-802工作面位于井田西北部，工作面走向長度1170 m，傾斜長度200 m，工作面平均煤厚6.3 m，采用綜放一次采全高工藝。工作面絕對瓦斯涌出量4.13 m3/min。目前，工作面開采面臨上隅角瓦斯積聚問題。

2 礦井瓦斯抽采現狀

（1）巷道掘進時已進行煤層瓦斯預抽，但是受回采割煤速度、煤壁片幫等因素影響，大量瓦斯涌向工作面，易造成瓦斯超限，對工作面正常回采作業帶來較大的隱患。

（2）回采過程中，受頂板巖層垮落、來壓影響，煤巖層裂隙被壓縮，瓦斯存儲空間短時間內劇烈壓縮導致瓦斯大量噴出，造成瓦斯涌出速度快、濃度高現象，同時采用的負壓通風易造成支架等處局部瓦斯超限[1-6]。

（3）回采面上隅角風流流速較低，易引起局部風流的渦流現象，不利于瓦斯排出，嚴重時，上隅角出現瓦斯積聚[6]。

3 精細化瓦斯抽采技術

經坊煤業3-802工作面采用精細化瓦斯抽采綜合治理技術進行瓦斯防治，具體包括順層鉆孔全程預抽瓦斯技術、高位走向鉆孔瓦斯抽采技術、采空區密閉埋管抽采技術以及瓦斯抽采鉆孔封孔工藝。

3.1 順層鉆孔全程預抽瓦斯技術

順層鉆孔全程預抽是指在工作面回采過程中在煤層巷道內向煤體布置順層鉆孔進行全程瓦斯預抽，以消除煤體的區域性危險[5]。順層抽采瓦斯鉆孔距底板1500 mm施工，孔間距1500 mm，孔徑75 mm，鉆孔長度110 m，鉆孔傾角與煤層傾角一致。該技術瓦斯抽采量設計1.6 m3/min，瓦斯抽采濃度40%，具體布置情況見圖1所示。

圖1 順層鉆孔全程預抽瓦斯布置圖

3.2 高位走向鉆孔瓦斯抽采技術

高位走向鉆孔瓦斯抽采技術是在高位環形處布置高位鉆孔對采空區瓦斯進行抽采，防止采空區瓦斯向工作面與上隅角移動[5]。在工作面回風巷施工鉆場（規格5.0 m×4.5 m×3.0 m），鉆場間距35 m，鉆場內布置10個瓦斯抽采鉆孔，孔間距設計為600 mm，孔徑設計為113 mm，鉆孔長度設計為80～90 m。該技術瓦斯抽采量設計0.6 m3/min，瓦斯抽采濃度30%，具體布置情況見圖2和表1。

表1 高位走向鉆孔瓦斯抽采鉆孔布置

圖2 高位走向鉆孔瓦斯抽采布置圖（m）

3.3 采空區密閉埋管抽采技術

開采過程中，在回風巷（封閉墻）布置瓦斯抽采管道，利用抽采負壓對采空區瓦斯進行逐段抽采。該技術瓦斯抽采量設計0.4 m3/min，瓦斯抽采濃度30%。采空區密閉埋管抽采布置情況見圖3所示。

圖3 采空區密閉埋管抽采布置圖

3.4 瓦斯抽采鉆孔封孔工藝

瓦斯抽采鉆孔采用KFB型礦用封孔泵進行機械封孔，封孔材料采用水泥砂漿、石膏粉配比而成，進行封孔前將鉆孔內煤粉排凈，然后插入抽放管、注漿管，抽放管末端固定棉紗或編織袋，聯結封孔泵、注漿管，由里向外進行注漿，采用黃泥封堵、充填孔口[7]。封孔長度設計8～12 m，封孔5 d后可進行瓦斯抽采。

4 抽采效果分析

經坊煤業綜放面精細化瓦斯抽采綜合治理技術在3-802工作面進行了應用，工作面瓦斯抽采量為2.6 m3/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回風巷及上隅角內瓦斯濃度控制在0.75%以內（見圖4所示）。根據現場情況反饋，3-802工作面瓦斯抽放率在35%左右，同比提高了75%，預抽時間6個月，預抽時間同比縮短34%，保證了回采工作面正常生產。新投抽的順層鉆孔瓦斯濃度60%左右，同比提高了200%，采空區抽放瓦斯濃度25%左右，同比提高了150%。綜上所述，綜放面精細化瓦斯抽采技術的應用，從根本上杜絕了綜采工作面的瓦斯超限，避免了瓦斯事故的發生，確保了礦井安全生產。

圖4 工作面回風巷及上隅角內瓦斯濃度監測結果

5 結語

（1）分析了礦井瓦斯抽采現狀，提出順層鉆孔全程預抽瓦斯技術、高位走向鉆孔瓦斯抽采技術、采空區密閉埋管抽采技術以及瓦斯抽采鉆孔封孔工藝為一體的綜放面精細化瓦斯抽采綜合治理技術，設計了相關技術參數。

（2）精細化瓦斯抽采技術應用后，瓦斯抽采量為2.6 m3/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回風巷及上隅角內瓦斯濃度控制在0.75%以內，工作面瓦斯抽放率提高了75%，預抽時間縮短了34%，新投抽的順層鉆孔瓦斯濃度提高了200%，采空區抽放瓦斯濃度提高了150%，從根本上治理了綜采工作面的瓦斯超限發生，有效實現了經坊煤業綜采面瓦斯災害的防治。