雙巷瓦斯抽采技術(shù)在高瓦斯礦井工作面中的應(yīng)用與實(shí)踐

朱麗兵

（冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，河北邯鄲056200）

1 瓦斯賦存參數(shù)及抽采系統(tǒng)概況

1.1 各煤層瓦斯參數(shù)鑒定情況

2017年5月經(jīng)煤科總院沈陽研究院（原煤科總院撫順分院）對2號煤層瓦斯含量進(jìn)行了鑒定，-550m～-660m2號煤層瓦斯含量為 2.10～5.59m3/t，瓦斯壓力為 0.48～0.64MPa；瓦斯放散初速度△p在7.8～8.9之間；煤的堅(jiān)固性系數(shù)f在0.45～0.51之間。

1.2 瓦斯抽采概況

辛安礦瓦斯抽采系統(tǒng)始建于2009年10月，2011年對抽采系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模的改造。目前辛安礦地面建有永久瓦斯抽采系統(tǒng)，低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)安裝3臺(tái)CBF380-2BV3型水環(huán)式真空泵及其監(jiān)測裝置，其中1臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，2臺(tái)備用。單泵抽采能力為122-144m3/min，功率為185kW，最大抽采負(fù)壓為200kPa。主要用于抽采低濃度瓦斯，平均抽采純量8m3/min。礦井瓦斯抽采率為55%。礦井瓦斯抽采系統(tǒng)安設(shè)能力符合需要。

2 雙巷抽采方法

2.1 工作面煤層賦存條件、瓦斯來源、巷道布置、開采方法等因素的實(shí)際情況

在工作面防治瓦斯方面主要采取的抽采方法為：回采時(shí)，在工作面配運(yùn)料巷、運(yùn)料巷（中間巷）向工作面內(nèi)布置鉆場，向工作面方向施工高頂抽采鉆孔，抽采煤層頂板裂隙帶內(nèi)的瓦斯，起到降低上隅角的瓦斯?jié)舛鹊哪康摹?12161工作面設(shè)計(jì)開采2#煤，原生煤層厚度最大4.5m，最小3.8m，一般4.2m，賦存穩(wěn)定。工作面走向長度平均為1200m，傾斜長度平均為150m，平均傾角20°，平均煤厚4.3m，容重1.35t/m3，設(shè)計(jì)可采儲(chǔ)量87.5 萬 t。

2.2 工作面鉆場規(guī)格及布置

①在工作面配運(yùn)料巷內(nèi)，每隔50m（中間巷每隔60m）向工作面內(nèi)布置一個(gè)高位抽采鉆場，在鉆場中沿工作面煤層走向，向工作面方向施工10個(gè)(后期根據(jù)瓦斯涌出量可適當(dāng)增加或減少)鉆孔。鉆孔終孔落于煤層頂板裂隙帶內(nèi)的巖層中。在工作不推進(jìn)中，由于煤層頂板的跨落和工作面超前應(yīng)力的作用，使得打到頂板裂隙帶內(nèi)的鉆孔，在采動(dòng)影響下，能抽采煤層釋放到裂隙帶中的高濃度卸壓瓦斯，從而降低工作面圍巖和采空區(qū)涌向工作面上隅角、工作面回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯的濃度。

②鉆場開口于工作面配運(yùn)料巷及運(yùn)料巷（中間巷），破800mm頂板然后向工作面內(nèi)部施工。高位鉆場規(guī)格為4.5m×2.6m。

③鉆孔水平布置：鉆孔成 2排布置，上排 1、3、5、7、9號孔距鉆場底板1.5米，1號孔距鉆場口2.2m，孔與孔平距0.4m，下排 2、4、6、8、10 號孔距鉆場底板 1.0m，2 號孔距鉆場口2.2m，孔與孔平距0.4m。

④鉆孔仰角位置：受回采產(chǎn)生的采動(dòng)影響，圍巖發(fā)生不同程度的破壞和變形，其中的上、下鄰近煤層產(chǎn)生不同程度的卸壓與相應(yīng)的卸壓增流效應(yīng)，距開采層越近，卸壓越充分，增流越顯著（即卸壓瓦斯流量越大）。根據(jù)巖層的破壞程度與位移狀態(tài)可把煤層頂板圍巖劃分冒落帶、裂隙帶、彎曲變形帶。由于冒落帶與采空區(qū)直接相通，抽放鉆孔進(jìn)入冒落帶將吸入大量空氣，所以此帶一般不宜用鉆孔抽放瓦斯。在裂隙帶中，煤層卸壓充分，瓦斯大量解吸，接近冒落帶的巖層為大裂隙區(qū)，瓦斯在此區(qū)因流動(dòng)阻力小，容易涌入采空區(qū)，所以此帶鉆孔抽放率低。往上為小裂隙區(qū)，由于此帶瓦斯向采區(qū)流動(dòng)困難，是抽放率最高地帶。因此，鉆孔的終孔點(diǎn)要在冒落帶以上的小裂隙帶（裂隙區(qū)）內(nèi)。高位鉆場上排孔距煤層頂板18m，下排孔距煤層頂板14m。

⑤鉆孔直徑：Φ94mm,封孔長度：15m。

2.3 采用“兩堵一注”封孔法

將注漿管固定在瓦斯抽采管上，送入抽采鉆孔，封孔長度不小于15m；開動(dòng)注漿泵，將水和水泥按比例（水灰比為0.8：1）倒入注漿泵，攪拌均勻；將注漿管接入注漿泵，向抽采鉆孔內(nèi)注漿，開始階段，在漿液注滿兩端囊袋之前，注漿壓強(qiáng)逐漸增大，當(dāng)囊袋注滿，壓強(qiáng)沖破爆破閥，注漿壓力會(huì)突然減小，在注滿兩個(gè)囊袋之間部位過程中逐漸增大。停止注漿，封閉注漿管。根據(jù)《煤礦瓦斯抽采暫行規(guī)定》要求，本工作面回采時(shí)鉆孔孔口抽采負(fù)壓不低于5kPa。

工作面雙巷抽采示意圖

3 雙巷抽采原理

①在原有112161工作面運(yùn)料巷高位鉆場的基礎(chǔ)上，在中間巷也布置了高位鉆場，鉆孔的壓茬距離不少于30m，進(jìn)行交替邁步式抽采。通過運(yùn)料巷和中間巷高位鉆場聯(lián)合抽采，有效的增加了抽采效果。

根據(jù)工作面傾向長度長，配有中間巷時(shí)瓦斯抽采的難題，通過對兩巷瓦斯抽采調(diào)控，提高瓦斯抽采量，降低風(fēng)排瓦斯含量。通過對工作面雙巷瓦斯抽采技術(shù)實(shí)踐，有效解決工作面上隅角抽采盲區(qū)及中間巷渦流區(qū)域的瓦斯聚集，保證了工作面安全生產(chǎn)。

②高位雙巷抽采方式克服了兩巷間距近上隅角及抽采盲區(qū)的瓦斯聚集。鉆孔采用短孔長孔相結(jié)合，延長了鉆孔施工長度，達(dá)90-100m，有效抽采加長，并形成疊加的效果。使用該方法初步試用效果明顯。2161工作面抽采濃度為例，6月份兩行抽采以來當(dāng)月最低濃度10%，最高濃度15%，進(jìn)入6月份中旬以后，抽采濃度逐步進(jìn)入穩(wěn)定期，最高濃度為25%，平均濃度為20%，因此可以將高位鉆孔抽采高度區(qū)間確定為14～18m是合理可靠的。超前抽采平距可達(dá)到15m左右，未超前抽采和終抽過早，或是中途中斷抽采都將造成抽采距離損失，減少有效平距。最佳抽采位置是在距離工作面煤壁線10～35m處。根據(jù)平距與瓦斯?jié)舛茸兓P(guān)系，鉆孔的兩端各10m抽采效果不好，故高位抽采時(shí)，要保證有30m-45m的鉆孔水平壓茬長度。

③工作面雙巷瓦斯抽采技術(shù)主要研究鉆孔終孔位置,控制好受到回采產(chǎn)生的采動(dòng)情況，會(huì)導(dǎo)致不同等級的破壞和變形,避免壓力過大造成嚴(yán)重影響。

4 雙巷抽采在實(shí)踐中的應(yīng)用

①針對高瓦斯礦井綜采放頂煤工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理存在一定的困難，綜合以上情況采取瓦斯抽放措施，能夠有效的利用時(shí)間以及空間優(yōu)勢提高瓦斯抽放量，從而提高瓦斯抽放率，而雙進(jìn)雙回“U+y”型通風(fēng)系統(tǒng)具有配風(fēng)量大、通風(fēng)力強(qiáng)大，從而達(dá)到瓦斯分源治理的有效利用，試驗(yàn)應(yīng)用了綜合瓦斯抽放措施結(jié)合“U+y”型通風(fēng)系統(tǒng)的瓦斯綜合治理技術(shù)。實(shí)踐證明，綜放工作面雙巷瓦斯抽采技術(shù)有效控制了瓦斯超限，確保項(xiàng)目的安全有效的運(yùn)行。

②在原有112161工作面運(yùn)料巷高位鉆場的基礎(chǔ)上，在中間巷也布置了高位鉆場，鉆孔的壓茬距離不少于30m，進(jìn)行交替邁步式抽采。通過運(yùn)料巷和中間巷高位鉆場聯(lián)合抽采，有效的增加了抽采效果。

我礦采用雙巷瓦斯抽采技術(shù)以來，在工作面出現(xiàn)中間巷時(shí)帶來的安全隱患提供了安全保障開創(chuàng)了先河。為瓦斯抽放在煤礦的應(yīng)用拓展了新思路?？蓮V泛應(yīng)用于煤礦在瓦斯治理方面，具有非常好的推廣和應(yīng)用前景。