近距離保護層開采卸壓抽采技術(shù)研究與應(yīng)用

摘要：五礦己組煤開采期間，己15與己16-17煤層間距較小，己16-17煤層大量卸壓瓦斯涌出，嚴重制約工作面安全生產(chǎn)。己15-23230工作面不具備施工瓦斯專排巷條件，回風系統(tǒng)阻力較大，回采期間風量調(diào)節(jié)難度較大，選擇底板卸壓抽采、采面斜交卸壓鉆孔抽采、采空區(qū)卸壓抽采等技術(shù)，對被保護層卸壓瓦斯進行分流抽采，達到降低被保護層絕對瓦斯涌出量，從而實現(xiàn)煤與瓦斯安全高效共采。

關(guān)鍵詞：近距離保護層；卸壓抽采；瓦斯治理；安全高效

一、礦井概況

五礦井田面積31.4km2，主采己15和己16-17煤層為突出煤層。開拓方式為立井、斜井綜合開拓，現(xiàn)二個生產(chǎn)采區(qū)，即己三采區(qū)、己三下延采區(qū)。

二、實施地點工作面概況

己15-23230為保護層工作面，走向1010m，寬189m，煤厚1.4m，儲量43萬噸。標高-550～-645m，最大埋深876m，煤層傾向NE35--45 o，走向125--135 o，傾角7--9o，距下部的己16-17煤層間距為6-11m。

三、瓦斯來源分析

（1）固定煤壁瓦斯涌出測定情況。通過圓盤（壁罩）式測定煤壁瓦斯涌出規(guī)律法和淺炮眼測定煤壁瓦斯涌出規(guī)律法測定了五礦己組煤層瓦斯涌出規(guī)律。結(jié)果見圖1。主要原因是底板己16、17 煤層通過夾矸涌入掘進巷道，影響掘進安全。

（2）現(xiàn)場實測瓦斯涌出情況。在工作面掘進至700m位置時，自工作面迎頭向后每200m設(shè)一組觀測點，巷道工作面以后100m范圍內(nèi)，掘進迎頭的瓦斯涌出量不大，說明瓦斯由巷道底板和兩幫大量涌入掘進面，本煤層瓦斯涌出量較小。如表1。

（3）瓦斯來源分析結(jié)果。己15煤層的瓦斯主要來源于被保護層己16-17煤層的瓦斯，己16-17煤層的瓦斯通過夾矸的軟巖滲透到己15煤層煤層中，因此，治理己15煤層瓦斯必須對己16-17煤層中的瓦斯進行綜合治理。

四、技術(shù)方案

工作面計劃月產(chǎn)7萬噸，月推進150m，經(jīng)計算絕對瓦斯涌出量為38.26m3/min。根據(jù)瓦斯涌出規(guī)律，采取下列卸壓抽采技術(shù)進行瓦斯綜合治理。

（1）底板穿層鉆孔預抽。鉆孔4米一排，每排2個，俯角30度，孔深以穿透己16-17煤層進入底板0.5m為準?？咨钤O(shè)計27m，巖石段約20m，設(shè)計鉆孔688個。

（2）傾向穿層鉆孔預抽。在風、機巷向采面回采區(qū)域下方己16-17煤層施工。鉆孔設(shè)計間距3m，孔深60m，風巷鉆孔俯角20°，方位53°，設(shè)計377孔。機巷鉆孔俯角4°，方位233°，設(shè)計326孔。如圖2。

（3）穿層斜交鉆孔卸壓抽采。風、機巷設(shè)計施工穿層斜交卸壓預抽鉆孔，間距6～10m，孔深100m。機巷方位173°～193°，俯角3～5°，共106～178個；風巷方位93°～113°，俯角10°～12°，共106～178個。如圖3。

（4）采空區(qū)卸壓抽采。直接在己15-23230回風鋪設(shè)專用管路插管上隅角進行采空區(qū)卸壓瓦斯抽采。抽采管沿頂?shù)鯍?，埋壓深?.5～8m。

五、抽采設(shè)備

穿層卸壓抽采300mm抽采管路，選用己三-650抽采站150m3/min的2BEC-42型抽采泵，2抽一備。

采空區(qū)卸壓抽采500mm抽采管路，選用地面抽采站450m3/min的CBF-710（A）型抽采泵，一抽一備。

六、抽采效果

（1）底板穿層卸壓抽采效果。瓦斯抽采濃度3.2～4.1%，抽采純流量2.9～4.0 m3/min，靜態(tài)下回風流瓦斯?jié)舛冉档?.45%以下，落煤期間最大瓦斯?jié)舛葹?.6%。

（2）穿層斜交鉆孔卸壓抽采效果。鉆孔在距采煤工作面150～160m時，抽采濃度明顯增大，最高100%?；夭善陂g，機巷抽采濃度3～10%，抽采流量25～35m3/min，抽采純流量1～3.5%。

（3）采空區(qū)抽采效果。采面回采期間，風巷鋪兩趟Φ500mm采空區(qū)抽采系統(tǒng)，抽采濃度6～8%，流量350～410m3/min，抽采純量21～32m3/min，配合上封下堵等瓦斯治理措施，有效解決了采空區(qū)卸壓瓦斯涌出。

（4）綜合分析。實際生產(chǎn)中風排瓦斯7～9m3/min，實施卸壓抽采后，底板穿層鉆孔抽采瓦斯1～2m3/min，保證了安全掘進；穿層斜交卸壓抽采瓦斯1～3.5 m3/min，采空區(qū)卸壓抽采瓦斯21～32m3/min。生產(chǎn)期間，回風巷瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3～0.5%之間，達到瓦斯治理效果。

七、結(jié)語

（1）實施底板穿層卸壓瓦斯抽采后，掘進期間絕對瓦斯涌出量有效地控制在2.5m3/min以下；

（2）執(zhí)行穿層斜交卸壓抽采和采空區(qū)卸壓抽采后，回采期間工作面靜態(tài)下瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，確保了工作面安全回采；

（3）回采期間，最高月推進度125m，平均月回采面積2萬m2；月解放煤量達到11萬噸。

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.《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》.煤炭工業(yè)出版社.2009.7

[2] 吳中立.《礦井通風安全》.中國礦業(yè)大學出版社.1989.7

[3] 河南理工大學，平煤股份五礦.《五礦礦井地質(zhì)報告》.2007.12

（作者單位：平頂山天安煤業(yè)股份有限公司五礦）