中興煤礦底抽巷瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用及效果分析

李兆森

（汾西礦業(yè) 雙柳煤礦，山西 柳林 033300）

1 瓦斯治理面臨的困難

中興煤礦以往采用高抽巷抽采+本煤層抽采+鄰近層抽采+采空區(qū)沿空留巷留墻埋管等瓦斯治理方法對工作面瓦斯進(jìn)行綜合治理。通過對工作面回采期間抽采效果和風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊膶Ρ确治?，工作面回采期間抽采量為13 m3/min左右 （其中高抽巷抽采濃度達(dá)到20%以上，抽采量達(dá)到7 m3/min以上），抽采效果明顯；但由于高抽巷主要作用為抽采工作面裂隙帶瓦斯 （在單一煤層中瓦斯治理效果顯著），而中興煤礦所采的2#煤層距下鄰近4#煤層平均層間距僅為3 m（經(jīng)現(xiàn)場測定和工作面瓦斯來源分析，2#煤層回采過程中下鄰近4#煤層的瓦斯涌出量約占工作面總瓦斯涌出量的40%左右）；故在工作面回采過程中，下鄰近層大量卸壓瓦斯一部分隨工作面風(fēng)流釋放到工作面和回風(fēng)巷內(nèi)，另一部分隨著工作面逐步推進(jìn)涌入采空區(qū)和裂隙帶內(nèi)。雖現(xiàn)巷道內(nèi)施工有下鄰近層鉆孔，但由于鉆孔為負(fù)角度鉆孔，孔內(nèi)積水和煤渣處理難度大，致使抽采效果差，瓦斯治理效果差。

2 概況

中興煤業(yè)位于山西省呂梁市交城縣嶺底鄉(xiāng)境內(nèi)，井田東西長約5.5 km，南北寬約4 km，面積19.8625 km2，地質(zhì)儲量2.8億噸，可采儲量為2.0億噸，可采煤層為2#、4#、5#、6#、8#、9#煤層。其中2#、4#、5#為上組煤，6#、8#、9#為下組煤，劃分為+760 m、+680 m兩個水平開采，現(xiàn)開采+760 m水平2#煤層，其它煤層均未開采，且5#煤層在井田內(nèi)中部到西部與4#煤合并。礦井為高瓦斯礦井，2017年瓦斯等級鑒定結(jié)果為：瓦斯相對涌出量為21.67 m3/t，絕對涌出量為55.10 m3/min，CO2相對涌出量為4.94 m3/t， 絕對涌出量為12.56 m3/min。煤塵均具有爆炸危險性，2#煤層自然發(fā)火等級為自燃（II級），礦井水文類型為中等，屬帶壓開采礦井，正常涌水量為20 m3/h，最大涌水量為30 m3/h。

圖1 3217底抽巷與3215工作面位置

3215工作面井下位于三采區(qū)北翼，東面為3213工作面（已采），南面為三采區(qū)總回風(fēng)大巷、軌道大巷、皮帶大巷，西面為3217工作面（已掘）。工作面沿2#煤頂板推進(jìn)，2#煤位于山西組中部，4#煤上部3 m左右，工作面煤厚1.7～2.3 m，平均2.1 m，屬中厚煤層，是井田較穩(wěn)定地段，煤層結(jié)構(gòu)簡單，有時含一層夾矸，工作面大部分穩(wěn)定可采，黑色，屬中灰、低中硫的瘦煤、焦煤，煤層傾角為2°～10°，平均傾角7°。工作面傾斜長190 m，可采走向長度1595 m，可采儲量0.859 Mt。根據(jù)現(xiàn)場測定推算，預(yù)計工作面絕對瓦斯涌出量為40.3 m3/min。

3217底抽巷位于3215工作面西側(cè)，沿6#煤層掘進(jìn)，6#煤層上距2#煤層27 m，底抽巷布置有鉆場，在鉆場內(nèi)施工穿層鉆孔對上覆4#煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，3217底抽巷共計掘進(jìn)700 m。

3 底抽巷抽采的可行性分析

1）高抽巷瓦斯治理模式只可服務(wù)于一個回采工作面，服務(wù)年限短；而底抽巷既可解決2#煤層2個回采工作面，同時還可對4#、6#、8#、9#煤層瓦斯進(jìn)行提前預(yù)抽，且可作為8#、9#煤層工作面的高抽巷使用，服務(wù)年限長。

2）隨著礦井采掘部署向井田西部的逐漸延伸，煤層瓦斯含量和瓦斯壓力也將隨之增大，甚至超過臨界值，通過底抽巷穿層鉆孔可對采掘范圍內(nèi)煤層瓦斯進(jìn)行超前治理，確保工作面的安全生產(chǎn)。

4 3215工作面采用底抽巷瓦斯治理效果

4.1 3217底抽巷情況

3217底抽巷共計掘進(jìn)700 m，布置在3215工作面前半部，3215工作面初期開采階段（700～1595 m范圍內(nèi)）沒有底抽巷，在推進(jìn)過程中逐漸進(jìn)入底抽巷覆蓋范圍，3217底抽巷每隔60 m布置一個鉆場，每個鉆場施工10個穿層鉆孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。

4.2 抽采效果比較

底抽巷穿層鉆孔銜接前，底抽巷抽采支管濃度為13%～17%，平均抽采標(biāo)量為2～3 m3/min；3215工作面與底抽巷穿層鉆孔銜接后，底抽巷抽采支管濃度提高到30%～40%，平均抽采標(biāo)量為8.13～8.37m3/min；最大抽采標(biāo)量達(dá)到了9.36m3/min；且2/3的單孔濃度均達(dá)到了70%～80%，如表1所示。

圖2 3217底抽巷巷道及鉆孔剖面

4.3 工作面、回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛茸兓闆r

3215工作面與底抽巷銜接后，鄰近層的瓦斯涌出量明顯減少，工作面底板冒氣泡現(xiàn)象全部消除，工作面瓦斯?jié)舛扔稍鹊?.4%～0.5%下降至0.2%左右，4#煤層卸壓瓦斯涌出問題徹底消除。3215工作面采空區(qū)及其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛纫裁黠@大幅下降，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔稍鹊?.6%～0.7%下降至0.5%以下，如表1所示。

表1 3215底抽巷銜接前后抽采濃度與抽采量對比

工作面風(fēng)排瓦斯量由原先的14 m3/min以上下降至8 m3/min左右，下降了6 m3/min；工作面的配風(fēng)量由也原先的2000 m3/min下降至1600 m3/min左右，且工作面的瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.3%左右，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.5%以下，使工作面的通風(fēng)能力和安全生產(chǎn)系數(shù)大大提高。由于利用底抽巷穿層鉆孔對3215工作面下鄰近煤層群瓦斯的有效攔截，3215工作面的瓦斯抽采量及抽采率顯著提高，銜接后3215工作面的瓦斯抽采標(biāo)量平均為16 m3/min左右，風(fēng)排瓦斯量平均為5 m3/min左右，抽采率由原先的43%提高至66%以上。加之底抽巷穿層鉆孔對工作面下鄰近煤層賦存瓦斯的提前預(yù)抽，工作面的總瓦斯涌出量也逐步減少。

4.4 抽采評判結(jié)果

3217底抽巷對3215工作面上下煤層預(yù)抽時間為1613天，3215工作面通過底抽巷及其他抽采方法綜合預(yù)抽，3215工作面2#煤瓦斯殘余量最大值為3.15 m3/t，4#煤瓦斯殘余量最大值為4.17 m3/t各測點殘余瓦斯含量均低于區(qū)域預(yù)測的臨界值（W≥8 m3/t），2#煤殘壓最大值為0.27 MPa，4#煤殘壓最大值為0.44 MPa，各測點殘壓均低于區(qū)域預(yù)測的臨界值（P≥0.74 MPa），評判3215工作面預(yù)抽瓦斯效果達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語

通過分析中興煤礦瓦斯治理面臨的困難，分析了3217底抽巷抽采效果，實踐證明，采用底抽巷抽采瓦斯，2#煤層工作面回采過程中，下覆的4#煤層瓦斯涌出量大大減少，保證了工作面的安全生產(chǎn)。