高瓦斯突出煤層綜采工作面瓦斯綜合治理與應(yīng)用

陸躍先

（淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司楊柳煤礦，安徽省淮北市，235000）

高瓦斯突出煤層綜采工作面瓦斯綜合治理與應(yīng)用

陸躍先

（淮北礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司楊柳煤礦，安徽省淮北市，235000）

為有效降低高瓦斯突出工作面的瓦斯含量，對(duì)楊柳煤礦104采區(qū)開(kāi)采過(guò)程中的瓦斯治理措施進(jìn)行了研究；采用了順層孔和穿層孔預(yù)抽、高位鉆場(chǎng)對(duì)采空區(qū)抽放及地面鉆井輔助抽采等礦井瓦斯治理措施，并對(duì)鉆孔設(shè)計(jì)進(jìn)行一系列的優(yōu)化，確保抽采效果最大化，消除了煤層的突出危險(xiǎn)性。

煤與瓦斯突出 回采工作面 瓦斯治理

10414工作面是楊柳煤礦104采區(qū)（首采區(qū)）首采工作面。其上為10412工作面，下為10416工作面（兩面均未準(zhǔn)備）。工作面走向長(zhǎng)1050m，傾斜長(zhǎng)180m，采用綜合機(jī)械化采煤方式開(kāi)采，頂板采用自由垮落方式管理。工作面底板標(biāo)高－568～－610m。

10414工作面所采的10＃煤層賦存瓦斯較豐富，有突出危險(xiǎn)性，回采前和回采過(guò)程中一直對(duì)該采區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放，瓦斯來(lái)源主要是10＃煤層抽采瓦斯、風(fēng)排瓦斯和鄰近煤層泄壓瓦斯，10＃煤層瓦斯含量為12.02m3／t。工作面瓦斯絕對(duì)涌出量23.38m3／min，瓦斯相對(duì)涌出量17.2m3／t·d。

1 工作面回采前區(qū)域瓦斯治理

1.1 工作面順層孔和底板穿層孔設(shè)計(jì)

工作面采用穿層抽放孔和順層抽放孔預(yù)抽煤層瓦斯。

（1）穿層鉆孔：在距10＃煤層底板法距15～30m位置施工瓦斯抽放巷，在抽放巷內(nèi)每隔30m布置1個(gè)鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工穿層抽放鉆孔，終孔間距10m，鉆孔直徑94mm，封孔長(zhǎng)度不少于12 m，鉆孔施工結(jié)束后預(yù)抽4個(gè)月。穿層孔布置見(jiàn)圖1。

（2）順層鉆孔：在工作面機(jī)巷和風(fēng)巷中向工作面方向施工順層鉆孔，鉆孔間距5m，鉆孔直徑133mm，鉆孔長(zhǎng)度100m，壓茬為20m。抽采時(shí)間大于6個(gè)月，將該區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯含量降為8 m3／t以下或瓦斯壓力降為0.74MPa（表壓）以下方可進(jìn)行回采。鉆孔布置見(jiàn)圖2。

1.2 穿層孔補(bǔ)充順層孔未控制到的盲區(qū)設(shè)計(jì)

為消除順層孔控制盲區(qū)，利用底板抽放巷向盲區(qū)內(nèi)打穿層鉆孔，鉆孔終孔間距5～10m，封孔深度12m。通過(guò)穿層鉆孔和順層鉆孔的共同抽采，消除該區(qū)域內(nèi)的突出危險(xiǎn)性，保證工作面的安全回采。

2 工作面回采期間瓦斯治理

2.1 高位鉆孔

10414工作面準(zhǔn)備時(shí)，在風(fēng)巷側(cè)每間隔80～120m施工高位鉆場(chǎng)，在每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)施工一組高位鉆孔，每組壓茬距離40m，確保抽采的連續(xù)性，每組9個(gè)鉆孔，鉆孔終孔位于10＃煤層頂板15～30m范圍內(nèi)，鉆孔終孔間距5～10m。主要抽放采空區(qū)上隅角瓦斯，回采期間定期對(duì)高位鉆場(chǎng)內(nèi)的瓦斯進(jìn)行取樣分析，檢測(cè)其中的CO及CH4濃度。高位鉆孔布置見(jiàn)圖3。

圖3 高位鉆孔布置示意圖

2.2 上隅角埋管抽放

在風(fēng)巷中鋪設(shè)管路，在管路上連接站管進(jìn)行采空區(qū)埋管抽采。每隔15m靠風(fēng)巷幫埋入一站管（花管），站管直徑8寸，鋼質(zhì)材料。為防止采空區(qū)矸石冒落砸出火花，站管用草墊子包裹，并用木垛四周保護(hù)。工作面每推進(jìn)20m，斷開(kāi)前一個(gè)站管，連接后一個(gè)站管，瓦斯抽采管路隨采隨拆，始終與工作面保持20m距離。上隅角抽埋管布置見(jiàn)圖4。

圖4 上隅角抽埋管布置示意圖

2.3 地面鉆井輔助抽采

工作面回采前施工地面鉆井，抽采工作面回采后形成的冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶內(nèi)的瓦斯。鉆孔位置在工作面中部，鉆孔施工至10＃煤層頂板15～30m范圍內(nèi)，地面每隔300～400m布置1個(gè)鉆孔。鉆孔開(kāi)孔直徑311mm，終孔直徑91mm，與地面抽采系統(tǒng)聯(lián)合抽采。地面鉆井抽放瓦斯示意圖見(jiàn)圖5。

3 瓦斯治理效果

3.1 保護(hù)層開(kāi)采

目前礦井首先開(kāi)采10＃煤層作為8＃煤層保護(hù)層的條件，通過(guò)10＃煤層的開(kāi)采，使8＃煤層受到采動(dòng)影響，瓦斯通過(guò)裂隙釋放。

圖5 地面鉆井抽放瓦斯示意圖

3.2 底板穿層鉆孔

在煤層底板15～30m施工抽放巷道，沿走向每隔30m施工1個(gè)鉆場(chǎng)，布置35～42個(gè)穿層鉆孔，鉆孔穿透煤厚，孔底間距5m，預(yù)抽時(shí)間3個(gè)月。抽采濃度一般在30%左右，單孔純量在0.2～0.5m3／min。

3.3 順層孔

在工作面運(yùn)輸巷和風(fēng)巷向工作面施工順層鉆孔，鉆孔間距5m，孔深100m，兩側(cè)順層孔壓茬20m，孔徑97mm，封孔深度不小于12m，順層孔施工盲區(qū)，利用底板穿層孔補(bǔ)打，穿層鉆孔孔徑97mm，終孔間距7m，鉆孔施工結(jié)束后封孔，預(yù)抽6個(gè)月，瓦斯抽采率能達(dá)到40%以上。

3.4 采空區(qū)鉆孔

在工作面風(fēng)巷每間隔80～120m施工一個(gè)高位鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工頂板高位走向鉆孔，利用工作面回采動(dòng)壓形成的頂板裂隙通道來(lái)抽采鄰近層及本煤層回采后采空區(qū)上方形成的冒落拱頂部的高濃度瓦斯?？刂骑L(fēng)巷斜上面0～30m區(qū)域，鉆孔孔徑97mm，和前方高位鉆場(chǎng)壓茬40m，鉆孔抽采濃度一般在50%以上，純量在10～20m3／min。

在采煤工作面風(fēng)巷預(yù)埋管路至采空區(qū)，通過(guò)移動(dòng)抽采系統(tǒng)抽采采空區(qū)和上隅角積聚的瓦斯。在工作面風(fēng)巷采用交替邁步（步距15～20m）的方式向采空區(qū)預(yù)埋抽采管路，上隅角充填垛采用編織袋裝填煤矸進(jìn)行充填，主要用于控制高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限或積聚。

4 結(jié)論

采用底板穿層鉆孔預(yù)抽區(qū)段、煤巷條帶，順層孔預(yù)抽工作面內(nèi)瓦斯的一系列區(qū)域瓦斯治理方法，有效地降低了煤層殘余瓦斯壓力，消除了煤層的突出危險(xiǎn)性，保證了工作面的安全回采。適當(dāng)?shù)卦黾宇A(yù)抽鉆孔抽放時(shí)間，抽采效果會(huì)更加明顯。

［1］ 馬小輝，王巖.高瓦斯易自燃綜放工作面高位瓦斯抽放鉆孔位置優(yōu)選研究［J］.中國(guó)煤炭，2011（6）

［2］ 孫中永，王廣宏.突出煤層綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律及治理［J］.煤炭科技，2011（4）

Comprehensive gas control and application in fully mechanized mining face in high－gas outburst coal seam

Lu Yuexian
（Yangliu Mine，Huaibei Coal Mining（Group）Co.，Ltd.，Huaibei，Anhui 235000，China）

In order to effectively reduce the gas content in high－gas outburst working face，the gas control measures in mining process in 104mining area of Yangliu Mine are researched；the mine gas control measures of pre－draining gas by holes along the seams and through the seams，gas suction from gobs by high level drilling field and auxiliary drainage with surface drilling are adopted，and a series of optimization on the drilling design are carried out to ensure the maximum extraction effect.The research results show that，pre－draining gas through the holes along seams in working face and the holes through roadway floor has effectively reduced the gas pressure and content in coal seam，and eliminated the outburst danger of the coal seam.

coal and gas outburst，mining face，gas control

TD712.54

A

陸躍先（1986－），男，安徽淮北人，2009年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)采礦工程學(xué)院，助理工程師，現(xiàn)主要從事煤礦掘進(jìn)技術(shù)方面的工作。

（責(zé)任編輯 張艷華）