主焦礦孤島采煤工作面瓦斯抽采的必要性和可行性分析

王曉磊

摘 要：主焦礦22121工作面是22采區(qū)一孤島工作面，工作面斜長為119m，平均煤厚5.2m， 煤層的f值為0.27，煤層原始瓦斯壓力為0.38MPa，煤層透氣性系數(shù)為9.5391m2/MPa2·d，瓦斯抽采有效半徑為2.28m（7天）。經(jīng)過計算，22121回采工作面相對瓦斯涌出量為5.959m3/t，絕對瓦斯涌出量為5.52m3/min，根據(jù)規(guī)程規(guī)范等要求，判定該工作面進行瓦斯抽采是必要的和可行的。

關鍵詞：孤島工作面；抽放；必要性

一、工作面概況

主焦礦22121工作面是22采區(qū)最下部工作面，其工作面東、西部兩側均為采空區(qū)，為一孤島工作面。工作面傾斜寬度為119m，煤層厚度3.0～6.2m，平均煤厚5.2m，夾矸在掘進范圍內(nèi)普遍存在，厚度由0.02m至0.1 m不等。工作面煤層底板下距奧灰含水層頂部約147m，工作面內(nèi)無落差較大斷層。

根據(jù)河南理工大學對礦井22采區(qū)瓦斯抽采參數(shù)測定報告中，煤層的堅固性系數(shù)為0.27，煤層原始瓦斯壓力為0.38MPa，煤層透氣性系數(shù)為9.5391m2/MPa2·d，瓦斯抽采有效半徑為2.28m（7天）。2013年3月份由其上級公司災害防治實驗中心對22081上順槽掘進工作面瓦斯含量進行測定， 22121工作面煤炭儲量為84.8萬噸，因此該工作面的瓦斯儲量為623.73萬m3。

二、瓦斯涌出量預測

按照2013年礦井瓦斯等級鑒定結果，主焦煤礦為高瓦斯礦井，礦井相對瓦斯涌出量為32.91m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量為30.3m3/min，本回采工作面瓦斯涌出量采用分源法進行預測。

22121回采工作面開采的二1煤層為厚煤層，采用綜采放頂煤一次采全高回采工藝，采用下面公式計算。

Q采=K1K2K3（WO-WC）M/m

=1.3×1.08×0.8×（7.3553-2.05）×5.1/5.1

=5.959m3/t

式中：

Q采——回采工作面相對瓦斯涌出量， m3/t；

K1 ——圍巖瓦斯涌出系數(shù)，K1 =1.3；

K2 ——工作面丟煤系數(shù)，取回采倒數(shù)，工作面回采率0.93，其中倒數(shù)為1.08；

K3 ——工作面預排影響系數(shù)，按下列公式計算選取，K3=（L-2h）/L 經(jīng)過計算K3=0.8；

L——工作面長度，取119m；

h——掘進巷道預排等值寬度，查有關資料h=15m；

m——開采煤層厚度，全井田平均煤厚5.1m；

M——工作面采高，一次采全高5.1m；

WO——煤層原始瓦斯含量，為7.3553 m3/t；

WC——采落煤層運至地面時殘存瓦斯含量，平均為2.05m3/t。

經(jīng)過計算，22121綜采放頂回采工作面相對瓦斯涌出量為5.959m3/t。根據(jù)主焦公司目前工作面日產(chǎn)量1333t/d計算，其絕對瓦斯涌出量為5.52m3/min。

三、工作面瓦斯抽采的必要性分析

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第181條第二項第4條、《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》第4.1.1、4.1.2款第5條的有關規(guī)定，凡符合下列情況的必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)開展抽采工作：

（一）一個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3/min或一個掘進工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風方法解決瓦斯問題不合理。

（二）年產(chǎn)量為0.4Mt～0.6 Mt的礦井，礦井絕對瓦斯涌出量大于20 m3/min的。

根據(jù)22101工作面上、下順槽掘進期間的絕對瓦斯涌出量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預計22121上、下順槽掘進期間的瓦斯涌出量為3.0m3/min以下，工作面回采期間瓦斯涌出量可達5.52m3/min。

主焦煤礦設計生產(chǎn)能力為0.60Mt/a，根據(jù)2013年瓦斯等級鑒定報告結果，礦井絕對瓦斯涌出量為30.3m3/min，為了保證工作面正?；夭?，應建立瓦斯抽采系統(tǒng)。

綜上所述，22121工作面僅利用通風方法解決瓦斯問題是不合理的，仍需要通過抽采方法解決回采期間的瓦斯涌出量。

四、工作面瓦斯抽采的可行性分析

對于未卸壓的原始煤層進行瓦斯抽采，其抽采的難易程度一般由以下三個指標確定：一是煤層鉆孔流量衰減系數(shù)，二是煤層透氣性系數(shù)，三是百米鉆孔極限抽采量。

按照《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》規(guī)定，可以將開采層預抽瓦斯難易程度分為三個等級，如表1所示。

根據(jù)河南理工大學提供的《瓦斯抽采基礎數(shù)據(jù)參數(shù)測定報告》中數(shù)據(jù)表明，22采區(qū)煤層透氣性系數(shù)為9.5391 m2/MPa2·d，瓦斯抽采鉆孔的抽采半徑為2.28m（7天），屬于可以抽采煤層。因此，22121工作面進行瓦斯抽采是可行的。

在22121工作面上、下順槽施工瓦斯抽采鉆孔，可以有效地減少22121工作面回采過程中的瓦斯涌出量，增加回采過程中的安全系數(shù)，提高掘進和回采速度。同時，還可以變廢為寶，利用潔凈的瓦斯資源。

參考文獻：

[1]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，國家煤礦安全監(jiān)察局.煤礦安全規(guī)程[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2016.endprint