高抽巷與千米頂板長鉆孔的瓦斯抽采效果分析

宋海青 高嶺

摘 要：馬堡煤業(yè)8203綜采工作面回采期間瓦斯涌出量大，上隅角、回風流瓦斯超限，為了確保工作面回采期間的安全問題，需要對8203工作面瓦斯進行抽采。該工作面分別采用高抽巷和頂板水平長鉆孔進行瓦斯的抽采，通過各自的抽采效果分析可知，采用頂板水平長鉆孔治理瓦斯具有施工時間短，經(jīng)濟合理的優(yōu)點，為類似條件的工作面瓦斯治理提供了一定的參考作用。

關鍵詞：高抽巷；頂板長鉆孔；瓦斯抽采；效果

引言

在煤礦開采過程中，隨著礦井開采深度不斷增加，煤層瓦斯壓力和瓦斯含量逐步加大，尤其是井筒深度達到800米以后，瓦斯壓力更大，如何解決這一難題，采用高抽巷和頂板水平長鉆孔是兩種比較常用的方法。

其原理就是：首先提前施工一條瓦斯抽采專用巷道，當工作面在開采過程中，由于采動影響，上覆巖層出現(xiàn)大量的空隙和裂隙，鄰近煤層及采空區(qū)的瓦斯在抽采負壓的作用下沿裂隙進入高抽巷內(nèi)，此時經(jīng)抽采管路將高濃度瓦斯抽出，達到保障工作面的安全回采的目的。

1 工作面瓦斯狀況

馬堡煤業(yè)礦井核定產(chǎn)能為150萬t/a，為高瓦斯礦井。其中8#煤層開采深度為+950～+1282m，該礦井相對瓦斯涌出量為10.1m3/min，絕對瓦斯涌出量為31.9m3/min。8203工作面經(jīng)研究決定采用走向長壁后退式綜合機械化一次性采全高垮落頂板采煤方法，經(jīng)過相關權威部門鑒定，8#煤層自燃傾向性鑒定為Ⅲ類，為不易自燃，煤塵無爆炸危險性。因此設計采高平均為2.1米，走向長度為1130m，工作面傾向180m。傾角為8°～16°，在正常生產(chǎn)情況下日推進為2.5-3m左右。本區(qū)日產(chǎn)量平均約為1800t，風量為1446m3/min，回風流最大瓦斯涌出量為12.29m3/min。工作面順槽采用“U”型通風方式。

2 采煤工作面瓦斯來源狀況分析

根據(jù)礦井開拓開采、地質(zhì)條件以及瓦斯來源分析等情況可知：馬堡煤業(yè)礦井煤層賦存條件復雜，瓦斯涌出量大、來源多、分布范圍廣，應針對各涌出源采取多種抽采方法相結合的綜合抽采方法。礦井瓦斯治理的重點應放在治理回采工作面和采空區(qū)瓦斯，同時也應考慮掘進工作面的瓦斯治理。其中，工作面治理瓦斯的重點應放在預抽本煤層瓦斯，同時抽采鄰近層與采空區(qū)的瓦斯。

3 工作面瓦斯抽采方法

3.1 抽采方法選擇原則

堅持“多措并舉、應抽盡抽、抽掘采平衡”的原則，按照區(qū)域瓦斯治理工作十六字方針“多措并舉、可保必保、應抽盡抽、效果達標”和實現(xiàn)“不采突出面，不掘突出頭”的要求確定抽采指標。選擇具體瓦斯抽采方法時遵循以下原則：

一是有利于抽采工程施工；二是有利于抽采管路敷設以及抽采時間增加；三是應根據(jù)瓦斯來源及涌出構成進行選擇，盡量采取綜合瓦斯抽采方法，方便提高瓦斯抽采效果；四有利于減少井巷工程量，實現(xiàn)抽采巷道與開采巷道相結合；五是選擇的瓦斯抽采方法應適合煤層賦存狀況、開采巷道布置、地質(zhì)條件和開采技術條件；六是選擇的瓦斯抽采方法應有利于抽采巷道布置與維修、提高瓦斯抽采效果和降低抽采成本。

3.2 高位平行鉆孔設計

8203工作面我們在本煤層抽采瓦斯，鉆場斜向高位鉆孔及上隅角抽采瓦斯的基礎上，為了徹底治理瓦斯超限我們設計了裂隙帶設鉆場施工高位平行鉆孔，8號煤層平均煤厚1.8m，裂隙帶高度在14.4-18m，鉆場設在16m。為了有效地控制上鄰近層瓦斯涌出，根據(jù)相關理論和實踐經(jīng)驗，一共設計施工5個鉆孔進行抽采，達到控制回風順槽側60m范圍的目的。

抽采選用ZDY6000L型鉆機施工，鉆孔長度設計為500m，鉆孔直徑為113mm，實現(xiàn)與前部高抽巷搭接10m。由于施工過程中易出現(xiàn)自然下垂情況，理論上鉆進一米為0.017米，所以施工設計仰角為3°-4°，共布置7個鉆孔。

4 高抽巷巷道布置與施工方式

按設計要求：高抽巷通常布置于砂質(zhì)泥巖巖層中，砂質(zhì)泥巖的頂?shù)装逡话銥檩^堅硬的砂巖，有利于頂?shù)装宓墓芾?，巷道維護成本低。故巷道常用兩種層位布置方式：一是沿堅硬頂板掘進，二是沿堅硬底板掘進。

8203工作面的高抽巷設計為矩形巷道，超出切眼位置10m，斷面積為7.6m2，長540m，布置在8203工作面回風巷距工作面切眼530m處施工撥門。

高抽巷撥門后按垂直于巷道沿8#煤層施工3m，然后破8#煤層頂板以坡度30°度向上掘至6#煤層頂板，底板距8#煤層頂板6m，距回風巷右?guī)推叫芯嚯x為8.6m，此時平行于回風巷沿6#煤層掘進至540米停頭。

然后經(jīng)相關部門驗收后在回風順槽口密閉，墻上接埋一趟直徑為377mm，長為20m管路進行瓦斯抽采，抽采期間由通風等相關科室安排專人進行監(jiān)查。

5 瓦斯抽采方法效果分析

抽采效果預計：包括抽采時間、抽采量、抽采率等內(nèi)容。8203工作面在順層鉆孔的基礎上，采用高抽巷抽采鄰近層瓦斯，經(jīng)過6個月的實際觀察記錄，數(shù)據(jù)顯示：抽采負壓平均為9～12kPa，抽采瓦斯?jié)舛葹?0%～35%，抽出的純瓦斯量為9.18～12.2m3/min。

8203工作面實際配風量為1350～1400m3/min，上隅角瓦斯?jié)舛日?.2%～0.75%，割煤期間一般為0.6%左右，上隅角瓦斯得到有效的控制。

采用頂板走向長鉆孔抽采瓦斯，通過3個月的記錄顯示，抽采負壓平均為20～30kPa，抽采純瓦斯?jié)舛葹?0%～55%，濃度增加10%～20%；抽出的純瓦斯量為12～20m3/min，純瓦斯量增加2.82%～7.8%。該工作面配風量為1150～1200m3/min，配風量約減少200m3/min；上隅角瓦斯?jié)舛葹?.2%～0.6%，割煤期間一般為0.5%（濃度降低約0.1%）。

兩種鄰近層瓦斯抽采方法均能有效地降低上隅角及回風流的瓦斯?jié)舛龋绕涫琼敯遄呦蜷L鉆孔效果更好，抽采后有效的避免了瓦斯超限現(xiàn)象的發(fā)生，保障了安全回采。

6 結束語

文章主要對8203工作面瓦斯抽采的兩種方案高抽巷抽采及頂板走向長鉆孔抽采的設計及抽采效果進行了分析探討，結果表明：頂板走向長鉆孔能夠更好地抽采8203工作面瓦斯，達到保護正常開采的目的，為礦井“以孔帶巷”的推廣應用提供了技術保障和實踐經(jīng)驗。

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作者簡介：宋海青（1960-），男，山西長治人，煤礦總工程師。