高瓦斯工作面高、底抽巷瓦斯治理技術及應用

武文浩

(西山煤電股份公司 馬蘭礦，山西　古交　030205)

·技術經(jīng)驗·

高瓦斯工作面高、底抽巷瓦斯治理技術及應用

武文浩

(西山煤電股份公司 馬蘭礦，山西古交030205)

摘要馬蘭礦18305工作面采取在煤層頂板裂隙帶布置高抽巷、底板鄰近煤層中施工底抽巷方式治理瓦斯，有效解決了工作面瓦斯制約生產(chǎn)的難題。分析了高、底抽巷布置層位與工作面關系，以及高、底抽巷抽采效果，通過高抽巷和底抽巷抽采瓦斯，工作面抽采率大幅提高，可以廣泛推廣使用。

關鍵詞高瓦斯工作面；高抽巷；底抽巷；治理

西山煤電股份公司馬蘭礦是一座年產(chǎn)400萬t的特大型礦井，隨著礦井開采向深部延伸，瓦斯含量越來越大，礦井瓦斯已經(jīng)嚴重影響該礦的安全生產(chǎn)。按照以往的“U+L”帶尾巷或專用排瓦斯巷，以風排瓦斯為主的通風方式，已經(jīng)遠遠不能滿足生產(chǎn)需求。礦井主采的8#煤層原始瓦斯含量為7.3 m3/t，工作面回采期間絕對瓦斯涌出量能達到40 m3/min， 工作面瓦斯來源主要為本煤層瓦斯(包括圍巖)和鄰近層瓦斯，其中本煤層瓦斯涌出量占60%，圍巖占10%，下鄰近層占30%.根據(jù)以往8#煤瓦斯治理經(jīng)驗，工作面回采前在進、回風巷施工本煤層順層鉆孔，進行回采前預抽，以降低本煤層瓦斯含量?；夭善陂g在回風巷施工低位裂隙帶鉆孔、在專用排瓦斯巷施工高位裂隙帶鉆孔，用以抽采工作面瓦斯，但依然無法解決回采期間瓦斯問題，在回采過程中回風瓦斯?jié)舛热匀唤?jīng)常達到臨界值，嚴重制約了工作面的產(chǎn)能。為了安全有效的生產(chǎn)，充分釋放工作面產(chǎn)能，變更瓦斯治理方式，合理采取針對性的防治措施進行治理顯得尤為重要。高瓦斯工作面高、低抽巷瓦斯治理方式目前為一種切實可行的方法。

1煤層地質情況

以馬蘭礦南一下組煤18305工作面為例，該工作面所采煤層為石炭系上統(tǒng)太原組8#煤層，屬近水平穩(wěn)定可采厚煤層，走向長2 030 m，傾向長230 m，煤層厚度3.7～4.98 m，平均厚度4 m.煤層上部賦存6#、7#兩層煤，煤層厚度為0.5～1.4 m，與8#煤層間距為30～52 m，下部賦存9#層煤，厚度1.3～2.2 m，與8#煤層間距為5～13 m.8#煤層頂板為泥灰?guī)r，底板為粉砂質泥巖，頂?shù)装逋笟庑暂^好。

2瓦斯治理方式確定

2.1　高抽巷布置原理

工作面開采后,頂板巖層由下而上自然垮落,改變原始狀態(tài),進入冒落、下沉和形成裂隙穩(wěn)定的狀態(tài)。即在采空區(qū)沿垂直方向由下而上分為冒落帶、裂縫帶和彎曲下沉帶。工作面采動后瓦斯通過裂隙大量涌入采空區(qū)，而通風動力使工作面及采空區(qū)兩端產(chǎn)生壓差,風流帶動瓦斯向低壓端流動，由于瓦斯的密度相對空氣密度小,空氣浮力使瓦斯向上運動。對于U型通風而言,采空區(qū)的瓦斯將沿工作面傾斜方向向上流動并經(jīng)上隅角涌出。采空區(qū)瓦斯沿工作面傾向呈上大下小,沿走向距工作面一定范圍內呈由小到大,因此,采空區(qū)瓦斯抽放的原理就是要利用采動裂隙這一巖層特性,將高抽巷或走向鉆孔布置在瓦斯?jié)舛茸罡呶恢?，當頂板初次垮落后，鄰近層及圍巖內的瓦斯平衡受到破壞，由鄰近層及圍巖解吸的瓦斯沿裂隙向采空區(qū)流動，通過高抽巷將瓦斯抽出[1].

2.2　高抽巷布置

根據(jù)18305工作面頂板巖性及以往高位裂隙帶鉆孔抽采效果，參考裂隙帶發(fā)育最大高度與采高的關系公式[2]計算得：

H冒max=(3～5)M=(3～5)×4=12～20 m

H裂max=100M/(1.5M+3.1)=44 m

式中：M—采高，m，取4.

因此，確定高抽巷位置布置在11倍采高，即距8#煤層頂板44 m的位置，正好布置在裂隙帶內。高抽巷的水平位置關系依據(jù)該礦塌陷角觀測，取55°計算得，高抽水平內錯回風巷30 m.

高抽巷通長貫穿工作面，巷道長2 112 m(回風聯(lián)巷70 m)，斷面：寬×高=4 m×3 m.巷道施工完成后在距回風聯(lián)巷口5 m處施工密閉墻封閉，要求密閉墻掏槽、拉底深度各1.5 m開挖采用混凝土整體澆筑，混凝土密閉墻厚度3 m.密閉墻內埋設2趟D610鋼制瓦斯抽采管路，伸入高抽巷內5 m，并與礦井抽采管路接通，形成抽采系統(tǒng)，解決回采期間工作面采空區(qū)裂隙帶和上鄰近層瓦斯問題。18305工作面高抽巷布置示意圖見圖1.

2.3　底抽巷布置

由于8#、9#煤間距5～13 m，9#煤瓦斯含量5 m3/t，底板瓦斯對工作面回采影響極大，由于下行鉆孔施工反水、反渣難，抽采效果不佳，在以往8#煤中施工下行鉆孔抽采率僅能達到20%.為徹底解決下臨近層瓦斯，沿9#煤施工1條底抽巷，在底抽巷內沿9#煤施工本煤層順層鉆孔，預抽9#煤層瓦斯?？紤]生產(chǎn)成本及采掘銜接情況，確定該底抽巷與18305回風巷外錯50 m，以便下銜接18303工作面復用。18305工作面底抽巷及鉆孔布置示意圖見圖2.

圖2　18305工作面底抽巷及鉆孔布置示意圖

3抽采效果

圖3　18305高抽巷抽采情況示意圖

工作面回采期間高抽巷瓦斯抽采濃度為25%～35%，平均30%，抽采流量為16～22 m3/min，平均18 m3/min.18305高抽巷抽采情況示意圖見圖3.

工作面回采期間底抽巷抽采瓦斯?jié)舛?0%～78%，平均50%；抽采瓦斯流量3～7 m3/min，平均5 m3/min. 18305底抽巷瓦斯抽采情況示意圖見圖4.

綜上所述，高、低抽巷抽采總量達到23 m3/min，占工作面絕對瓦斯涌出量的57%，再結合上隅角埋管抽采、8#煤本煤層抽采，該工作面瓦斯抽采率達70%以上，該工作面月產(chǎn)量達到20萬t/月。

4影響抽放效果的因素

1) 高抽巷位置的選擇直接影響高抽巷的抽放效果，而煤層頂板特性及煤層厚度又是影響高抽巷最佳位置選擇的關鍵因素。高抽巷的層位要處于采空區(qū)裂隙帶內，此處透氣性好，又處于瓦斯富集區(qū)，能抽到高濃度瓦斯[3].

圖4　18305底抽巷瓦斯抽采情況示意圖

2) 高抽巷的水平投影距回風巷的平行距離要控制在20～35 m內，距離過近，巷道漏氣嚴重，距離過遠，抽放巷道端頭不處在瓦斯富集區(qū)，抽放效果均不好。

3) 高抽巷的封閉質量直接影響抽放效果。如果密閉質量差，封閉不嚴，將把密閉外的新鮮空氣抽入高抽巷內，降低了抽放濃度，減少了瓦斯抽放量。高抽巷要封閉嚴實，保證不漏氣，施工時要做到封閉墻周邊掏槽，見硬幫、硬底，并且要施工雙層封閉，雙層封閉之間距離大于0.5 m，并注漿充填。

4) 抽放口位置距離封閉墻墻面要大于2 m．高度應大于巷道高度的2/3，抽放口應設有不能進入雜物的保護設施。

5) 底抽巷抽采效果主要受煤層透氣性、封孔效果、鉆孔施工角度、采空區(qū)積水等影響，煤層透氣性越好，封孔越嚴密，抽采效果越好。

6) 抽放泵能力的大小，抽放管徑的大小是影響抽放效果好壞的最主要因素。

7) 回采工作面的開采方法不同也在不同程度上影響著高抽巷的抽放濃度和抽放效果。

5結語

1)用高抽巷抽采代替頂板裂隙帶鉆孔抽采，大大提高了抽采效率，而且抽采濃度穩(wěn)定，不存在搭接問題，便于調節(jié)。

2) 在底抽巷帶抽之后，工作面回采期間，底板“冒泡”現(xiàn)象明顯減少，底板瓦斯涌出明顯減少，瓦斯?jié)舛扔?.2%減少至0.04%.

3) 工作面正?；夭善陂g工作面回風瓦斯?jié)舛瘸晒刂圃?.5%以下，上隅角瓦斯?jié)舛瘸晒刂圃?.6%以下。

4) 該礦9#煤為可采煤層，通過施工底抽巷不僅解決了8#煤回采過程中的底板瓦斯問題，同時也預抽了9#煤瓦斯，解決了施工下向鉆孔返水、返渣難的問題。

5) 對于絕對瓦斯涌出量在大于30 m3/min特別是大于50 m3/min的回采工作面，使用高、底抽巷可以很好地解決回采期間工作面的瓦斯問題，抽采濃度穩(wěn)定、流量大、易調節(jié)，可以廣泛推廣使用。

參考文獻

[1]耿玉德,孫新榮,曲宗波,等.高抽巷瓦斯抽放技術在天池煤礦的應用[J].煤礦現(xiàn)代化，2007(5)：59-60.

[2]董善保.高抽巷瓦斯抽放技術在治理采煤工作面瓦斯方面的應用[J].煤礦安全，2005(8)：8-10.

[3]趙效中,王學棟,梁旺亮.高抽巷技術在西銘礦48205工作面的應用[J].山西焦煤科技,2011(4)：32-34.----------------------------------------------------------------------------------------------

Application of Coal Gas Control Technology with High or Bottom Drainage Roadway

WU Wenhao

AbstractThe gas control of 18305 working face in Malan Mine was taken in the way of arranging the high drainage roadway in the fracture zone of coal seam roof and bottom drainage roadway adjacent coal seam,the problem of gas control production is effectively solved.Analyses the relationship between the high,bottom drainage roadway position and the working face,the drainage extraction rate increased significantly,which technology can be used widely.

Key wordsHigh gas work face; High drainage roadway; Bottom drainage roadway; Control

中圖分類號：TD712+.6

文獻標識碼：B

文章編號：1672-0652(2015)08-0035-03

作者簡介：武文浩(1978—)，男，山西興縣人，2000年畢業(yè)于陽泉煤炭?？茖W校，工程師，主要從事煤礦生產(chǎn)技術管理工作(E-mail)mlksck@163.com

收稿日期：2015-07-22