大佛寺煤礦41104綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)綜合應(yīng)用與研究

劉寧川 王福軍 張亞潮 代華明 李建華

（1.陜西彬長(zhǎng)大佛寺礦業(yè)有限公司，陜西省咸陽(yáng)市，713500；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇省徐州市，221116）

大佛寺煤礦41104綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)綜合應(yīng)用與研究

劉寧川1王福軍1張亞潮1代華明2李建華1

（1.陜西彬長(zhǎng)大佛寺礦業(yè)有限公司，陜西省咸陽(yáng)市，713500；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院，江蘇省徐州市，221116）

通過(guò)采用采面上隅角抽采、采前預(yù)抽、采空區(qū)卸壓抽采、高位抽采巷抽采、掘進(jìn)預(yù)抽、下分層攔截預(yù)抽、區(qū)域預(yù)抽等抽采方法對(duì)大佛寺煤礦41104工作面瓦斯進(jìn)行了綜合治理，建立了一套適合于大佛寺煤礦煤層賦存條件及開(kāi)采條件的瓦斯治理技術(shù)。

上隅角抽采 采前預(yù)抽 采空區(qū)卸壓抽采 高位抽采巷抽采 掘進(jìn)預(yù)抽 下分層攔截預(yù)抽 區(qū)域預(yù)抽 抽采效果

1 煤礦概況

大佛寺煤礦位于陜西省彬長(zhǎng)礦區(qū)南部邊界，于2003年8月開(kāi)工建設(shè)，2006年8月一期投產(chǎn)。一期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為3.0 Mt／a，二期設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為8.0 Mt／a。礦井在開(kāi)拓過(guò)程中瓦斯涌出量較大，根據(jù)歷年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果，該礦井為高瓦斯礦井。正在開(kāi)采的4上＃煤層下分層煤層瓦斯含量較大，因此4上＃煤層工作面回采前必須采取措施進(jìn)行瓦斯抽采。

4上＃煤層賦存穩(wěn)定，厚度為3.5～4.7 m，平均可采厚度4 m。其與下部4＃煤層間距為10.0～21.5 m，自東向西逐漸變小。41104工作面為4上＃煤層第一個(gè)回采工作面，工作面走向長(zhǎng)1943 m，可采走向長(zhǎng)1820 m，傾向長(zhǎng)180 m。工作面布置4條巷道，分別為運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道、灌漿巷及高位瓦斯抽采巷，其中，運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道及灌漿巷均沿煤層頂板布置，高抽巷位于頂部巖層中，距煤層頂板8～12 m。工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法管理頂板，采高3.8 m。工作面采用 “U+L”型通風(fēng)系統(tǒng)，運(yùn)輸巷道、灌漿巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷道回風(fēng)。其中灌漿巷采用局部通風(fēng)方式供風(fēng)。

2 41104工作面瓦斯抽采方案

2.1 本煤層瓦斯抽采

2.1.1 掘前預(yù)抽鉆孔抽采

41104工作面掘進(jìn)期間提前施工鉆孔進(jìn)行本煤層抽采，采用 “邊探邊掘、邊掘邊抽”方式進(jìn)行瓦斯抽采。在41104工作面掘進(jìn)期間每間隔100 m布置一組瓦斯抽采鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)尺寸為5 m×4 m×3 m （長(zhǎng)×深×高），左右鉆場(chǎng)間距為50 m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置2組瓦斯抽采鉆孔，呈一字型排列，孔深150 m，孔徑113 mm，鉆孔施工超前工作面50 m，掘前預(yù)抽抽采鉆孔布置如圖1所示。鉆孔布置在巷幫松動(dòng)圈范圍，根據(jù)巷道瓦斯涌出情況，及時(shí)調(diào)整鉆孔個(gè)數(shù)及參數(shù)。

圖1 掘前預(yù)抽抽采鉆孔布置示意圖

2.1.2 采前預(yù)抽鉆孔抽采

（1）扇形采前預(yù)抽鉆孔。為提高工作面預(yù)抽效率，使得工作面預(yù)抽時(shí)間充足，在鉆場(chǎng)內(nèi)布置扇形采前預(yù)抽鉆孔，每組10～15個(gè)鉆孔，孔間距1 m，孔深160～220 m，孔徑113 mm。扇形采前預(yù)抽孔抽采布置如圖2所示。

圖2 扇形采前預(yù)抽孔抽采示意圖

（2）傾向采前預(yù)抽鉆孔。在扇形鉆孔施工的同時(shí)，在工作面巷道每間隔5 m布置一組預(yù)抽鉆孔，每組2個(gè)，孔深160～180 m，孔徑113 mm，并且在切眼形成后施工預(yù)抽鉆孔，孔深100 m，孔徑113 mm，形成密集鉆孔，對(duì)切眼區(qū)域的煤層瓦斯進(jìn)行充分抽采。傾向采前預(yù)抽孔抽采布置如圖3所示。

圖3 傾向采前預(yù)抽孔抽采示意圖

2.2 臨近層瓦斯抽采

41104工作面瓦斯來(lái)源主要是鄰近下分層4＃煤層瓦斯，在工作面掘進(jìn)回采前在下分層4＃煤層開(kāi)展區(qū)域預(yù)抽采工作，對(duì)4上＃煤層瓦斯形成卸壓作用；工作面回采期間在41104灌漿巷施工下行攔截孔對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行治理。

（1）下分層區(qū)域預(yù)抽抽采。通過(guò)在下分層4＃煤層巷道內(nèi)施工千米定向鉆孔及區(qū)域預(yù)抽鉆孔，實(shí)現(xiàn)鄰近層瓦斯治理，達(dá)到卸壓釋放瓦斯的目的。下分層區(qū)域預(yù)抽鉆孔及千米鉆孔抽采布置見(jiàn)圖4。

圖4 下分層區(qū)域預(yù)抽鉆孔及千米鉆孔抽采示意圖

（2）下行攔截鉆孔抽采。在41104灌漿巷施工下行攔截鉆孔對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行攔截抽采，下行攔截鉆孔開(kāi)孔孔徑為113 mm，開(kāi)孔高度1 m，間距6 m，終孔位于4＃煤層煤體內(nèi)，間距3.5 m，下行攔截預(yù)抽鉆孔抽采布置如圖5所示。

2.3 采空區(qū)瓦斯抽采

（1）上隅角埋管抽采。為提高抽采濃度和抽采效率，在41104工作面上隅角設(shè)置移動(dòng)袋子墻封堵，確保上隅角抽采處于有限的空間范圍，提高瓦斯?jié)舛?；在袋子墻頂部設(shè)直徑315 mm PE抽采管路，伸入墻體以里1 m左右，并在抽采管路口設(shè)置網(wǎng)狀篦子進(jìn)行過(guò)濾，杜絕管路堵塞，提高抽采效率。隨著工作的推進(jìn)，拆下前端一段主管路，如此反復(fù)。上隅角埋管抽采布置如圖6所示。

圖5 下行攔截預(yù)抽鉆孔抽采示意圖

圖6 上隅角埋管抽采示意圖

（2）高位專用瓦斯抽采巷抽采。在內(nèi)錯(cuò)回風(fēng)巷道25 m，煤層頂板以上20～25 m高度施工一條平行于回風(fēng)巷道的瓦斯抽采巷；在高抽巷口構(gòu)筑防火密閉墻，并壓設(shè)瓦斯抽采管路，對(duì)工作面采空區(qū)裂隙帶瓦斯進(jìn)行抽采，解決工作面回采期間采空區(qū)瓦斯涌出難題。高位專用瓦斯抽采巷抽采布置如圖7所示。

（3）灌漿巷采后卸壓抽采。在工作面灌漿巷每50 m施工一組瓦斯抽采鉆孔，每組布置7～10個(gè)鉆孔，孔徑153 mm。高位鉆孔終孔位置在煤層頂板以上15 m，中位鉆孔布置在煤層頂板向上10 m。灌漿巷采后卸壓抽采布置如圖8所示。

圖7 高位專用瓦斯抽采巷抽采示意圖

3 41104工作面瓦斯抽采效果分析

3.1 抽采系統(tǒng)分析

41104工作面回采期間采用3套瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行抽采，做到分源抽采、分壓抽采，共計(jì)抽采瓦斯量2347.25萬(wàn)m3。41104工作面累計(jì)施工鉆孔737個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺超過(guò)9萬(wàn)m。上隅角抽采系統(tǒng)抽采濃度穩(wěn)定在1%左右，抽采瓦斯量約為3 m3／min；單獨(dú)設(shè)置一套抽采系統(tǒng)進(jìn)行高抽巷抽采，高抽巷抽采采用分段封閉、分段抽采，抽采濃度穩(wěn)定在9%左右，抽采瓦斯量為18 m3／min；采前預(yù)抽系統(tǒng)抽采濃度穩(wěn)定在15%左右，抽采瓦斯量為25 m3／min，采前預(yù)抽孔單孔抽采濃度最高達(dá)到了70%；區(qū)域預(yù)抽孔單孔濃度達(dá)到了80%以上。

3.2 工作面抽采效果分析

41104工作面初采初放期間瓦斯涌出量較大，絕對(duì)瓦斯涌出量最大為80.25 m3／min，抽采瓦斯量63.98 m3／min，風(fēng)排瓦斯量為 16.27 m3／min（切眼風(fēng)排量為4.8 m3／min），瓦斯抽采率為79.7%。工作面進(jìn)入正?；夭珊螅^對(duì)瓦斯涌出量為40 m3／min左右，抽采瓦斯量為35 m3／min左右，抽采率始終保持在80%以上。工作面回采期間瓦斯涌出量情況如圖9所示，回采期間瓦斯?jié)舛?曲線如圖10所示。

圖9 工作面回采期間瓦斯涌出量變化

圖10 工作面回采期間瓦斯?jié)舛茸兓?/p>

4 結(jié)論

（1）大佛寺煤礦41104工作面采用高位瓦斯抽采巷抽采，上隅角埋管抽采，采后卸壓抽采，本煤層掘前預(yù)抽、采前預(yù)抽及鄰近層下行攔截預(yù)抽、區(qū)域預(yù)抽相結(jié)合的綜合抽采措施，確保了工作面正常安全生產(chǎn)。

（2）41104工作面上隅角瓦斯?jié)舛容^大，應(yīng)該充分利用好高抽巷抽采系統(tǒng)及上隅角瓦斯抽采系統(tǒng)，對(duì)工作面風(fēng)量進(jìn)行有效合理控制，避免由于風(fēng)量過(guò)大帶出采空區(qū)大量瓦斯，或者風(fēng)量過(guò)小不能及時(shí)稀釋工作面及上隅角瓦斯，工作面風(fēng)量應(yīng)控制在1300 m3／min左右。

（3）回采過(guò)程中，高抽巷系統(tǒng)抽采作用明顯，有效降低了上隅角瓦斯?jié)舛?，確保了工作面的順利回采。因此，4上＃煤層工作面在回采前應(yīng)確保高抽巷施工到位，確保高抽巷抽采系統(tǒng)及時(shí)正常使用。

（4）大佛寺煤礦4上＃煤層開(kāi)采時(shí)應(yīng)加強(qiáng)下分層預(yù)抽力度，及時(shí)施工鉆孔，提前為4上＃煤層瓦斯進(jìn)行卸壓，為4上＃煤層開(kāi)采提供可靠保證。

（5）通過(guò)對(duì)工作面進(jìn)行綜合瓦斯抽采，解決了工作面瓦斯涌出量大的問(wèn)題，工作面單日回采煤量突破了10000 t／d，保證了工作面的安全回采。

［1］林柏泉 .礦井瓦斯防治理論與技術(shù) ［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2010

［2］張國(guó)樞 .通風(fēng)安全學(xué) ［M］.徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000

［3］袁亮 .煤與瓦斯共采領(lǐng)跑煤炭科學(xué)開(kāi)采 ［J］.能源與節(jié)能，2011（4）

［4］陳跟馬，張永濤等 .大佛寺礦軟巖巷道底臌機(jī)理及控制技術(shù)研究 ［J］.中國(guó)煤炭，2013（1）

［5］程遠(yuǎn)平，付建華，俞啟香 .中國(guó)煤礦瓦斯抽采技術(shù)的發(fā)展 ［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2009（2）

［6］姚寧平 .煤礦井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù) ［J］.煤礦安全，2008（10）

Research and application of comprehensive gas extraction technology at No．41104 fully mechanized mining face

Liu Ningchuan1，Wang Fujun1，Zhang Yachao1，Dai Huaming2，Li Jianhua1
（1.Shaanxi Binchang Dafosi Mining Industry Co.，Ltd.，Xianyang，Shaanxi 713500，China；2.School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu 221116，China）

The comprehensive gas control was carried out at No.41104 mining face of Dafosi Coal Mine，via gas drainage in upper corner，predrainage before mining，gas drainage by pressure release in goaf，gas drainage from high-level roadway，predrainage during tunnelling，lower slice intercepting predrainage，and regional gas predrainage.A set of gas control technology suitable for occurrence conditions of coal seam and mining conditions of Dafosi Coal Mine was established.

gas drainage in upper corner，predrainage before mining，gas drainage by pressure release in goaf，gas drainage from high-level roadway，predrainage during tunnelling，lower slice intercepting predrainage，regional gas predrainage，gas drainage effect

TD712

A

劉寧川 （1964-），陜西永壽人，現(xiàn)任陜西彬長(zhǎng)大佛寺礦業(yè)有限公司通風(fēng)副總工程師。

（責(zé)任編輯 張艷華）