11426工作面瓦斯綜合治理效果分析

何文龍

（安徽煤礦安全監(jiān)察局安全技術(shù)中心，安徽 合肥 230088）

煤礦安全生產(chǎn)經(jīng)常受礦井瓦斯的威脅。近年來，隨著礦井向深部延伸，以及大采高、長(zhǎng)走向回采工作面的布置，給瓦斯治理工作造成了嚴(yán)重影響。本文通過謝橋煤礦11426 采煤工作面瓦斯綜合治理實(shí)踐及效果的分析，為類似條件礦井選擇合理有效的采煤工作面瓦斯治理方法提供借鑒。

1 試驗(yàn)區(qū)11426采煤工作面地質(zhì)概況

謝橋煤礦11426 采煤工作面位于礦井東翼B組6 煤采區(qū)的西翼四階段。該工作面可采走向長(zhǎng)度為1450m，傾斜長(zhǎng)度為238m，煤厚平均為1.8m，采高2.3m。其回風(fēng)巷煤層底板標(biāo)高為-637.5~-606.9m，進(jìn)風(fēng)巷煤層底板標(biāo)高為-694.8~ -667.6m。工作面煤層直接頂為灰黑色泥巖，老頂為灰白～深灰色砂質(zhì)泥巖；直接底為灰～灰黑色泥巖，老底為灰色砂質(zhì)泥巖，水平層理，局部為砂泥巖互層。工作面與上覆8 煤采空區(qū)垂距為24.0~33.0m。上覆8 煤層F10 斷層以西的12418 工作面已回采完畢，F(xiàn)10 斷層以東700m 范圍的煤層尚未回采。工作面距離下面的4 煤垂距為21.0~34.0m。該工作面采用長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤法。

2 試驗(yàn)方案

2.1 煤層底板穿層鉆孔抽采

在該工作面下部4 煤底板布置瓦斯抽采巷道，其距工作面垂距為40.4~76.9m。由該瓦斯抽采巷道向4 煤施工穿層瓦斯抽采鉆孔。圖1 為煤層底板穿層抽采鉆孔瓦斯抽采情況。該圖顯示，在工作面推進(jìn)0~50m 期間，抽采瓦斯純量不大，穿層鉆孔抽采瓦斯的效果并未明顯體現(xiàn)。主要是由于被保護(hù)層(4 煤)透氣性較低(第1 組穿層鉆孔終孔位置距離11426 工作面開切眼70m)。隨著工作面的不斷向前推進(jìn)，被保護(hù)層(4 煤)受上部工作面的采動(dòng)影響，煤層透氣性增加，瓦斯抽采純量呈上升趨勢(shì)，達(dá)到5.0m3/min。工作面推過50m 后，在回采50~200m的影響范圍內(nèi)，由于保護(hù)層開采的卸壓作用，瓦斯抽采純量上升幅度較大。當(dāng)工作面向前推進(jìn)171m時(shí)，此時(shí)抽采出的瓦斯純量為14.64m3/min，達(dá)到最大值。當(dāng)工作面繼續(xù)向前推進(jìn)250m 左右時(shí)，瓦斯抽采純量逐漸衰減。至此，抽采出的瓦斯純量保持在5.0m3/min 左右，此階段處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。這段時(shí)間瓦斯抽采純量降低，主要是因?yàn)楣ぷ髅婊夭刹徽?，其間停產(chǎn)導(dǎo)致的。隨著工作面繼續(xù)向前推進(jìn)350m 后，抽采瓦斯的純量有所上升，達(dá)6.47m3/min。當(dāng)工作面回采至1100m 時(shí)，抽采的瓦斯純量上升到10m3/min 以上。從工作面回采開始至回采結(jié)束，底板穿層鉆孔抽采的瓦斯純量平均為6.31m3/min，累計(jì)477.38 萬m3。

圖1 B4 煤層底板穿層鉆孔瓦斯抽采情況

由此可見，利用煤層底板的穿層鉆孔對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采，效果較明顯，所抽采出的瓦斯量占該工作面總的瓦斯涌出量的30.8%，是該工作面總瓦斯抽采量的43.9%。該抽采瓦斯的方式，有效減少了11426 工作面的瓦斯來源，有力地保障了其安全高效回采。

2.2 煤層上向穿層鉆孔抽采

11426 工作面后段700m 所對(duì)應(yīng)的上覆8 煤層尚未進(jìn)行回采。為了減少采8 煤瓦斯對(duì)11426 工作面的影響，當(dāng)此工作面回采至630m 時(shí)，由工作面風(fēng)巷對(duì)上覆8 煤施工穿層鉆孔進(jìn)行抽采。瓦斯抽采情況如圖2 所示。

從圖2 中可看出，開始抽采瓦斯純量較大，但瞬間抽采瓦斯純量下降，煤層上向施工的穿層鉆孔抽采瓦斯效果未明顯體現(xiàn)出。這是由于被保護(hù)層(8煤)透氣性較低，保護(hù)層卸壓效果不明顯，穿層鉆孔抽采未發(fā)揮作用。被保護(hù)層(8 煤)受到工作面向前推進(jìn)采動(dòng)的影響，煤層透氣性增加，上向穿層鉆孔瓦斯抽采純量逐漸上升，一段范圍內(nèi)抽采瓦斯的純量穩(wěn)定在2.2m3/min。隨著工作面再向前推過200m 后，由于保護(hù)層開采的卸壓作用，被保護(hù)層的瓦斯涌出量加快，瓦斯抽采純量上升較快。當(dāng)工作面回采至1175m 處時(shí)，上向鉆孔抽采瓦斯純量達(dá)到最大，為14.97m3/min。11426工作面整個(gè)回采期間，累計(jì)抽采315d，上向穿層鉆孔瓦斯抽采純量平均為4.70m3/min，總共抽采瓦斯213.1 萬m3。8 煤上向穿層鉆孔抽采瓦斯效果較好，是11426 工作面瓦斯涌出總量的23.0%，占其抽采瓦斯總量的19.6%，8煤瓦斯預(yù)抽率達(dá)82.6%，為11426 工作面的回采和上覆的8 煤后期安全高效回采奠定了一定的基礎(chǔ)。

圖2 8 煤層穿層鉆孔瓦斯抽采情況

2.3 順層瓦斯抽采鉆孔抽采

從11426 工作面的進(jìn)、回風(fēng)巷順層每隔25m向6 煤煤體施工順層瓦斯抽采鉆孔。圖3 是6 煤順層孔瓦斯抽采情況。在11426 工作面回采初期的0~50m 時(shí)，由于順層瓦斯抽采鉆孔抽采時(shí)間短，抽采出的瓦斯純量相對(duì)較大，最大抽采瓦斯純量為1.44m3/min。當(dāng)工作面不斷推進(jìn)，順層瓦斯鉆孔抽采瓦斯的能力也不斷衰減，瓦斯抽采純量較小，平均為0.25m3/min。當(dāng)工作面回采至750m 后，順層瓦斯鉆孔抽采瓦斯的效果已變得很差。在該采煤工作面整個(gè)回采期間，順層瓦斯鉆孔累計(jì)抽采瓦斯的純量為16.6 萬m3。

2.4 采空區(qū)尾巷埋管抽采

11426 工作面的通風(fēng)方式為Y 型，這種通風(fēng)方式使得工作面采空區(qū)內(nèi)瓦斯流場(chǎng)分布得到改變。在11426 工作面回風(fēng)巷，向工作面采空區(qū)尾巷內(nèi)布置1 趟D300mm 抽采管，用于對(duì)采空區(qū)內(nèi)處于能位最低處的瓦斯進(jìn)行抽采。如圖4 所示，起初階段，抽采的瓦斯純量較低。工作面不斷地向前推進(jìn)，尾巷埋管抽采出的瓦斯純量不斷增大，瓦斯抽采效果呈現(xiàn)出相對(duì)較好的狀態(tài)。后因采煤工作面經(jīng)歷一段時(shí)間的停采，埋管抽采出的瓦斯純量下降。隨著采煤工作面恢復(fù)生產(chǎn)，埋管抽采瓦斯純量又開始回升。工作面推進(jìn)至800m 后，抽采出的瓦斯純量上升幅度較大，抽采效果明顯，穩(wěn)定在6m3/min 左右，平均達(dá)6.67m3/min。其主要原因是，工作面上覆的煤層得到充分卸壓，大量的瓦斯涌入到該工作面的采空區(qū)。工作面推進(jìn)至約1200m 時(shí)，埋管抽采出的瓦斯純量一度達(dá)到10.43m3/min。該工作面從回采開始到回采結(jié)束的整個(gè)回采期間內(nèi)，尾巷埋管瓦斯抽采總量累計(jì)185.7 萬m3，占該工作面總抽采量的17.1%。

2.5 底抽巷回風(fēng)立眼封閉抽采

在11426 采煤工作面推進(jìn)至750m 時(shí)，把靠采空區(qū)側(cè)用于回風(fēng)的立眼進(jìn)行封閉，并連接上抽采管路進(jìn)行抽采，抽采情況如圖5 所示。

圖3 11426 工作面上下順槽順層鉆孔瓦斯抽采情況

圖4 采空區(qū)埋管總體抽采情況

圖5 顯示，隨著采煤工作面不斷地向前推進(jìn)，采用對(duì)回風(fēng)立眼封閉進(jìn)行瓦斯抽采，抽采出瓦斯的純量呈上升趨勢(shì)，呈現(xiàn)出了較好的抽采效果。后因工作面停采一段時(shí)間，瓦斯抽采純量有所下降。隨著工作面的再次正常回采，回風(fēng)立眼封閉抽采的瓦斯純量又開始逐漸上升。工作面推進(jìn)至1100m 時(shí)，抽采的瓦斯純量處于上升幅度較大時(shí)刻，抽采效果突出，瓦斯純量基本穩(wěn)定在10m3/min 左右。當(dāng)采煤工作面繼續(xù)向前推進(jìn)至約為1200m 時(shí)，抽采瓦斯純量達(dá)到最大14.72m3/min。直至該采煤工作面回采結(jié)束時(shí)，回風(fēng)立眼封閉瓦斯抽采的純量逐漸下降。該工作面整個(gè)回采期間，利用回風(fēng)立眼封閉進(jìn)行抽采的瓦斯純量平均達(dá)到4.95m3/min，所抽采出的瓦斯總量累計(jì)為195.32 萬m3，占該采煤工作面總抽采量的18.0%。

圖5 回風(fēng)立眼總瓦斯體抽采情況

3 瓦斯綜合治理效果分析

該采煤工作面整個(gè)回采期間，最高瓦斯涌出量達(dá)到47.67 m3/min，平均為20.46m3/min，瓦斯抽采量平均為14.39m3/min，最大達(dá)41.63m3/min。其中，通過采空區(qū)尾巷埋管抽采出的瓦斯純量平均為2.71m3/min，為該工作面瓦斯涌出總量的18.5%；順層鉆孔平均抽采瓦斯純量為0.25m3/min，為該工作面瓦斯抽采總量的1.5%；4 煤層底板穿層鉆孔瓦斯抽采純量平均為6.31m3/min，為該工作面瓦斯抽采總量的43.9%；8 煤上向穿層鉆孔抽采純量平均為4.7m3/min，最大達(dá)14.97m3/min，為該工作面瓦斯抽采總量的19.6%；回風(fēng)立眼封閉抽采瓦斯純量平均為4.95m3/min，為該工作面瓦斯抽采總量的18.0%。該工作面平均瓦斯抽采率為66.2%，最高達(dá)95.05%。該工作面最高日產(chǎn)煤量達(dá)11741t，平均日產(chǎn)量為4929t。整個(gè)回采期間，該工作面累計(jì)瓦斯抽采總量約為1087.71 萬m3，平均噸煤瓦斯抽采量為4.91m3/t。工作面生產(chǎn)過程中，其回風(fēng)流瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂疲陀?.5%，平均為0.22%。

4 結(jié)論

在對(duì)11426 工作面進(jìn)行回采期間，采取了煤層底板穿層鉆孔抽采、煤層上向穿層鉆孔抽采、順層鉆孔抽采、采空區(qū)尾巷埋管抽采、回風(fēng)立眼封閉抽采，以及與Y 型通風(fēng)方式相結(jié)合的綜合瓦斯治理措施，使其在回采期間的瓦斯得到了有效治理，工作面的安全生產(chǎn)得到了保障，并為后期被保護(hù)層的回采創(chuàng)造了有利的條件。同時(shí)，抽采出的高濃度瓦斯也可以被作為一種可貴的資源加以利用，從而達(dá)到了煤與瓦斯共同開采的目的。此次嘗試，為類似條件下工作面的安全高效開采提供了可以借鑒的瓦斯綜合治理方法。