開采下覆煤層對上覆采空區(qū)瓦斯治理

張乾 李連坡 王美光

摘 要：通過開采下覆煤層綜采工作面對上覆采空區(qū)瓦斯的規(guī)律分析；在下覆煤層綜采工作面預(yù)采前，采取控制排放上覆采空區(qū)瓦斯的有效措施，合理布置抽放鉆孔，有效遏制上覆采空區(qū)瓦斯向下覆綜采工作面的涌出，確保安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦開采；瓦斯治理；措施

1 概況

付村煤礦是棗礦集團(tuán)骨干礦井之一，位于山東省滕南礦區(qū)的南部，微山縣付村鎮(zhèn)境內(nèi)，付村井田南以大屯斷層為界，北與岱莊煤礦相鄰，西以高莊斷層為界，東與三河口煤礦相鄰。礦井井田面積約為24.91平方公里，地質(zhì)儲量2.6億噸，可采儲量1.18億噸。礦井始建于1992年11月，1998年8月建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬噸/年，2007年核定生產(chǎn)能力為270萬噸/年。付村煤礦雖為低瓦斯礦井，但東二采區(qū)及東二輔助采區(qū)被省煤炭局定為瓦斯異常區(qū)，列為省重點(diǎn)監(jiān)控 礦井之一。歷史最高瓦斯絕對涌出量為28.8m3/min（2004年8月），相對涌出量為6.9m3/t（2004年8月）。其中，在2004年8月214綜放工作面瓦斯絕對涌出量最高達(dá)22.5 m3/min； 3上214材料巷在2004年元月 掘進(jìn)時(shí)瓦斯絕對涌出量最高達(dá)2.85 m3/min。礦井瓦斯絕對涌出量為 15.95m3/min左右，相對涌出量為3.18m3/t左右。目前，東二采區(qū)已封閉，東二輔助采區(qū)近期無采場布置，主采區(qū)為東四采區(qū)和北翼采區(qū)，可采煤層為3上、3下煤層。東四采區(qū)雖為低瓦斯區(qū)，但采空區(qū)內(nèi)積存濃度較高的瓦斯，開采3下煤層時(shí)必須對3上采空區(qū)瓦斯進(jìn)行有效治理。

東四采區(qū)3下405工作面采用走向長臂后退式采煤法，走向長度1560米，傾斜長度260米，煤層傾角為6-8度，采用“u”型通風(fēng)方式，上行風(fēng)，計(jì)劃風(fēng)量1020m3/min，實(shí)際風(fēng)量1080 m3/min，開采3下405工作面瓦斯含量較低，回風(fēng)巷瓦斯0.1%，但3上405采空區(qū)瓦斯含量較高，瓦斯含量30-50%，3下405工作面位于3上405采空區(qū)正下方，因此，為了有效的防止上覆采空區(qū)瓦斯涌出，確保開采下覆煤層時(shí)不受上覆采空區(qū)瓦斯的威脅，必須對上覆采空區(qū)的瓦斯有效的治理。

2 上覆煤層采空區(qū)瓦斯來源分析

3上煤層瓦斯的主要來源有含瓦斯的煤層、帶有空隙圍巖、斷層、節(jié)理和其他富含瓦斯的瓦斯聚集帶。3上405采空區(qū)瓦斯不僅僅來源于3上煤體回采后解析出來的瓦斯，3下煤體含有的瓦斯通過斷層帶、裂隙帶在負(fù)壓的作用下也是主要來源。

3上煤層傾角為8-10度，開采煤層厚度5米，開采方式為俯采，回采過程中，煤體解析出的瓦斯大部分被工作面的風(fēng)量稀釋后排走，沒被排走的部分瓦斯就留在采空區(qū)，在加上丟失的煤解析出的瓦斯，是造成采空區(qū)內(nèi)瓦斯主要來源。

3上煤層和3下煤層之間的夾層8-10米，當(dāng)3上煤層回采后，3上采空區(qū)形成負(fù)壓，3下煤層賦存的瓦斯就會從斷層帶、裂隙帶空隙涌入3上采空區(qū)，這也是造成采空區(qū)內(nèi)瓦斯主要來源。

帶有空隙圍巖、斷層、節(jié)理和其他富含瓦斯的瓦斯聚集帶在負(fù)壓的作用下也會涌入3上采空區(qū)，這也是造成采空區(qū)內(nèi)瓦斯來源。

3 采取的措施

3.1 利用移動瓦斯抽放泵進(jìn)行瓦斯抽放

3.1.1 鉆孔布置

在3下405工作面負(fù)壓回風(fēng)巷，工作面超前30-50米處，施工鉆場，由地測部門嚴(yán)格按照煤層的方位傾角，標(biāo)出鉆孔的參數(shù)，由鉆機(jī)隊(duì)施工，向3上405采空區(qū)打高位抽排鉆孔，每50米一組，每組鉆孔3個(gè)，鉆孔的直徑為ф108mm，

3.1.2 抽放設(shè)備及布置

瓦斯抽放泵站：設(shè)備型號：2BE1-355瓦斯抽排泵（100立方米），數(shù)量：2臺。抽放系統(tǒng)管路型號：聚乙烯管路，抽氣管路為Φ250mm、排氣管路為Φ315mm，4.8m/根。管路敷設(shè)路線：抽氣管路：3下405運(yùn)巷第一抽放鉆場→東四集皮→東四集皮機(jī)尾聯(lián)巷→東四集軌→東四集軌西段（泵站）。合計(jì)1833m。排氣管路：東四集軌西段（泵站）→東四集回下變坡點(diǎn)。合計(jì)383m。

抽放泵電源采用雙路電源供電，供電系統(tǒng)：電纜UPQ 50平方毫米600米，電壓等級660/1140V；（要求雙電源：一路由東四三變供電，二路由403配電點(diǎn)供電）；確保抽放泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。瓦斯抽放泵運(yùn)轉(zhuǎn)前，管路系統(tǒng)各低洼地點(diǎn)的放水器必須進(jìn)行徹底放水。

4 取得的效果

東四采區(qū)抽排系統(tǒng)從2009年7月9日早班6點(diǎn)開始連續(xù)運(yùn)行至7月31日累計(jì)抽出純瓦斯約41.9441萬m3。

通過對東四采區(qū)3上405采空區(qū)高位瓦斯抽放，3下405工作面回風(fēng)隅角開采至今瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.06%左右。有效地遏制了采空區(qū)瓦斯向生產(chǎn)工作面的涌出，確保了礦井安全生產(chǎn)。

3上403運(yùn)巷密閉未瓦斯抽放前，密閉內(nèi)瓦斯6.1%，閉外最高達(dá)1.6%。東四采區(qū)3上405采空區(qū)高位瓦斯抽放后， 3上403運(yùn)巷密閉內(nèi)瓦斯0.64%，閉外最高達(dá)0.06%。

作者簡介：張乾（1984—），男，山東棗莊人，本科，助理工程師。