工作面沿空留巷回采期間瓦斯治理技術(shù)研究

李小偉

（冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦，河北邯鄲056200）

1 引言

冀中能源峰峰集團(tuán)辛安礦位于邯鄲市西南50km，峰峰礦區(qū)南端，于1970年4月10日在黃沙井田破土動(dòng)工，1971年10月1日投產(chǎn)，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力30萬噸，1976年達(dá)到設(shè)計(jì)能力。經(jīng)過一系列的礦井改擴(kuò)建，逐步加大科技投入，提高礦井機(jī)械化水平，礦井產(chǎn)量逐年上升，2009年礦井核定生產(chǎn)能力達(dá)到120萬噸，邁入國(guó)有大型礦井行列。辛安礦2145上塊外段工作面位于辛安礦-500水平南翼的214采區(qū)，該工作面在回采期間采取了運(yùn)料巷沿空留巷的方法保留工作面運(yùn)料巷，致使工作面無法按照以往我們常用的在運(yùn)料巷做高頂鉆場(chǎng)進(jìn)行瓦斯抽采的工作面瓦斯治理方法，為此我們對(duì)工作面瓦斯治理方法進(jìn)行了改進(jìn)，采取在工作面聯(lián)絡(luò)巷和溜子道每隔10米在煤層中部向工作面布置本煤層鉆孔，經(jīng)煤體高壓注水預(yù)裂增加煤層裂隙后，進(jìn)行本煤層瓦斯抽采法。經(jīng)過對(duì)瓦斯抽采方法改進(jìn)創(chuàng)新與實(shí)踐后，辛安礦2145上塊工作面瓦斯得到很好的治理，杜絕了工作面瓦斯超限事故發(fā)生，保證了工作面安全生產(chǎn)，對(duì)以后沿空留巷工作面的瓦斯治理提供了經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。[1～3]

2 內(nèi)涵

2145上塊工作面為于214采區(qū)，工作面北至214運(yùn)煤上山保護(hù)煤柱，南至井田邊界煤柱，西以H=F37m斷層為界，東以H=7m斷層為界，地面標(biāo)高最大167m，最小134m。據(jù)相鄰214采區(qū)上山和相鄰2147工作面實(shí)際揭露煤層厚度資料，煤層厚度分別為3.7～4.5m，本工作面煤層厚度平均4.10m，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。煤層傾角最小16°，最大21°，平均18.5°。本工作面走向長(zhǎng)度平均為362m，傾斜長(zhǎng)度平均為69m。運(yùn)料巷、運(yùn)煤巷巷道規(guī)格凈寬4.0m，凈高3.0m，斜矩形斷面，凈斷面12m2，掘進(jìn)斷面13m2。兩巷均摸大煤底板掘進(jìn)，由于煤層傾角較大，運(yùn)料巷掘進(jìn)時(shí)，巷中摸底，運(yùn)煤巷掘進(jìn)時(shí)上幫摸底，兩巷均選用錨網(wǎng)索+梯子梁聯(lián)合支護(hù)。本工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式輕型綜采放頂煤工藝采煤方法，頂板管理為全部跨落法，工作面回采期間瓦斯涌出量達(dá)到9m3/min左右[4-6]。

2145上塊工作面回采期間我們采取的工作面運(yùn)料巷做高頂鉆場(chǎng)進(jìn)行邊采邊抽的瓦斯治理方法，在運(yùn)料巷每隔在工作面運(yùn)料巷每個(gè)50m做一個(gè)寬5m，深5m的高頂鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)采用mk～5s鉆機(jī)施工10個(gè)鉆孔，每個(gè)鉆孔直徑94mm，鉆孔長(zhǎng)度100m，沿工作面走向，向采空區(qū)方向布置，鉆場(chǎng)布置在距工作面運(yùn)料巷10m，距大煤頂板3m位置，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)鉆孔按終孔位置水平投影距運(yùn)料巷 1m、3m、5m、8m、10m、12m、15m、18m、20m的不同距離布置10個(gè)鉆孔，鉆孔分上、下兩排布置，第一排布置5個(gè)，第二排布置5個(gè)，上下兩排間距0.4m，間距0.4m，第一排鉆孔終孔距大煤頂板高度為10—12米，第二排鉆孔終孔距大煤頂板高度為15～16m，兩個(gè)鉆場(chǎng)之間相鄰的兩組鉆孔交叉30米布置（如圖1所示）。

在2145上塊工作面回采到外段工作面時(shí)，為保證工作面運(yùn)料巷正常使用，工作面運(yùn)料巷采用了邊采邊留巷的方法保留運(yùn)料巷。這樣就造成了工作面運(yùn)料巷上方為采空區(qū)，無再做高頂鉆場(chǎng)進(jìn)行瓦斯抽采，為解決工作面無法進(jìn)行高頂瓦斯抽采的問題，我們采取在工作面聯(lián)絡(luò)巷和溜子道每隔10米在煤層中部向工作面布置本煤層鉆孔，進(jìn)行本煤層瓦斯抽采，鉆孔采用mk～5s鉆機(jī)配備三棱鉆桿施工，每個(gè)鉆孔直徑94mm，聯(lián)絡(luò)巷鉆孔長(zhǎng)度100m，溜子道鉆孔長(zhǎng)度60m（如圖2所示）。

由于本煤層抽采是從煤體內(nèi)硬抽瓦斯，抽采效果不佳。為解決該問題，只有增加煤體裂隙就可以增加本煤層瓦斯抽采量。所以我們采用BZW31.5/25專用煤層注水泵配合FKSS-71/20型煤體注水封孔器封孔進(jìn)行高壓注水，注水壓力8MPa，進(jìn)行煤體預(yù)裂，增加煤體裂隙，從而提高工作面瓦斯抽采效果[7，8]。

圖1

圖2

3 取得效果

通過上述方案實(shí)施后，經(jīng)測(cè)定2145上塊外段工作面配風(fēng)量900m3/min左右，工作面瓦斯?jié)舛仍?.2%左右，工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛仍?.37%左右，工作面瓦斯得到有效治理。同時(shí)，該鉆孔還兼做煤體注水鉆孔使用，做到了一孔兩用。