經坊煤業3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術應用

上官鑫

（長治經坊煤業有限公司，山西 長治 047100）

瓦斯災害問題是制約煤礦高效開采的關鍵因素之一。從瓦斯抽采時序來看，目前主要采用開采層采前預抽、鄰近層邊采邊抽以及采空區采后抽采等方法[1-5]。經坊煤業3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t，預計回采期間絕對瓦斯涌出量5.3 m3/min，瓦斯涌出量較大，設計采用本煤層鉆孔采前預抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區瓦斯，對經坊煤業3-806 綜放工作面瓦斯進行綜合治理。

1 工程背景

經坊煤業3-806 綜放工作面位于八采區，工作面開采3 號煤層。工作面走向長度約1800 m，傾向長度約180 m，可采區域煤層厚6.33～6.57 m，平均6.45 m，煤層傾角2～10°，平均6°。3 號煤層基本頂為砂質泥巖，厚度6.83 m，灰黑色，薄層狀，夾少量煤線，波狀層理；直接頂為泥巖，厚度1.28 m，黑色，薄層狀，致密，夾薄層碳質泥巖；直接底為泥巖，厚度0.57 m，黑色，厚層狀，致密；基本底為細粒砂巖，厚度2.93 m，灰色，厚層狀，夾大量碳質泥巖及少量煤線。瓦斯涌出量報告顯示，經坊煤業3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t，瓦斯壓力為0.27 MPa，煤層透氣性系數為0.163～0.297 m2/（MPa·d），鉆孔抽采半徑為1.5 m，鉆孔瓦斯流量衰減系數0.008 9～0.036 6 d-1，預計回采期間絕對瓦斯涌出量5.3 m3/min。設計采用本煤層鉆孔采前預抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區瓦斯，對經坊煤業3-806 綜放工作面瓦斯進行治理。

2 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術

經坊煤業3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術包括本煤層鉆孔采前預抽瓦斯技術、高位鉆孔采空區瓦斯技術以及抽采鉆孔封孔工藝。

2.1 本煤層鉆孔采前預抽瓦斯技術

本煤層鉆孔采前預抽瓦斯是指在工作面兩順槽內布置順層鉆孔，工作面回采之前進行瓦斯預抽，同時在工作面回采過程中進行全程瓦斯抽采，以消除工作面煤層的區域性危險[5]。經坊煤業3-806 綜放工作面兩順槽均設計采用單排鉆孔抽采本煤層瓦斯，隨兩順槽掘進進度進行施工，鉆孔開孔高度為巷道底板以上1.5 m，瓦斯預抽鉆孔間距3 m，依次布置，鉆孔直徑113 mm，鉆孔深度96 m，鉆孔傾角同煤層傾角。瓦斯預抽鉆孔布置情況見圖1。

圖1 瓦斯預抽鉆孔布置圖（m）

2.2 高位鉆孔采空區瓦斯抽采技術

高位鉆孔采空區瓦斯抽采技術是在高位環形處（回風巷內）布置高位鉆孔進行抽采采空區瓦斯，以實現采空區與上隅角瓦斯防治[5]。在經坊煤業3-806 綜放工作面回風巷內以中心距35 m 施工規格5.0 m×4.5 m×3.0 m 的鉆場，每個鉆場內布置10個高位鉆孔，鉆孔間距為0.6 m，鉆場直徑為113 mm，鉆孔長度為79～93 m。高位鉆孔具體布置圖見圖2，高位鉆孔布置參數見表1。

圖2 高位鉆孔布置圖

表1 高位鉆孔布置參數

表2 本煤層鉆孔、高位鉆孔瓦斯抽采參數

2.3 抽采鉆孔封孔工藝

抽采鉆孔采用“兩堵一注”封孔方式，利用一次性囊袋注漿裝置（封孔材料為聚氨酯注漿封孔料）進行封孔注漿。該裝置通過2 個囊袋封堵瓦斯抽采鉆孔，囊袋之間設置一段開設有注漿口的塑料管，注漿時，先向囊袋注漿，囊袋膨脹后封堵封孔區域鉆孔，然后漿液通過塑料管注漿口向囊袋之間的鉆孔注漿，并形成一定注漿壓力使漿液向鉆孔圍巖滲透，從而實現瓦斯抽采鉆孔的有效封堵[5-6]。經坊煤業3-806 綜放工作面封孔深度設計12 m。

圖3 “兩堵一注”封孔示意圖

3 瓦斯抽采效果分析

綜放工作面瓦斯綜合抽采技術在經坊煤業3-806 綜放工作面進行現場應用，并在3-806 綜放工作面回風巷選取兩個鉆場，對鉆場內瓦斯抽采關鍵參數進行統計研究。當抽采鉆孔距工作面20～60 m范圍時，抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較大。由于受采動影響，距工作面20～60 m 范圍內工作面煤層裂隙發育，透氣性增大，而當抽采鉆孔距工作面較近（小于20 m）或較遠時（大于60 m），工作面煤層受采動影響較小煤層裂隙不發育，或受采動影響較大煤層逐漸被壓密，抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較小，整體看抽采鉆孔內瓦斯濃度及流量呈現先增后減的現象。

為進一步驗證3-806綜放工作面瓦斯抽采效果，統計了3-806 工作面回采初期60 d 內的回風流和上隅角瓦斯含量（圖4）。3-806 綜放工作面回風流瓦斯濃度在0.42%～0.74%范圍，回風巷內上隅角瓦斯濃度在0.44%～0.76%范圍，均滿足相關規程要求，表明綜放工作面瓦斯綜合抽采技術的應用從根本上治理了經坊煤業3-806 綜放工作面瓦斯問題。

圖4 瓦斯濃度監測曲線圖

4 結論

（1）提出本煤層鉆孔采前預抽瓦斯技術、高位鉆孔采空區瓦斯技術以及抽采鉆孔封孔工藝為一體的綜放工作面瓦斯綜合抽采技術。

（2）經坊煤業3-806 綜放工作面回采過程中，回風流瓦斯濃度在0.42%～0.74%范圍，回風巷內上隅角瓦斯濃度在 0.44%～0.76%范圍，實現了瓦斯災害的有效治理。