綜采工作面區(qū)域防突瓦斯抽采技術(shù)研究與應(yīng)用

付亞樓

（大同煤礦集團有限責任公司王村礦，山西 大同 037000）

隨著礦井開采深度的增加，煤層瓦斯含量及瓦斯壓力也隨之增加。王村礦東盤區(qū)綜采工作面區(qū)域瓦斯治理達標平均每60m循環(huán)需要9d以上，已經(jīng)制約掘進速度，影響礦井正常采掘接續(xù)。因此，需要優(yōu)化綜采工作面區(qū)域瓦斯治理方案，擇優(yōu)采用。

1 工程概況

王村礦8107工作面位于東盤區(qū)，往北為8109工作面正在掘進，南為8105工作面正在回采，西為實煤區(qū)，東為三條盤區(qū)巷道。工作面走向長度為1738m/1883m，可采長度1350m，傾向長度為180m，煤層厚度為2.15～3.4m，平均厚度為2.83m，煤層傾角1～3°。工作面平均絕對瓦斯涌出量為6.325m3/min，通過鉆孔預抽瓦斯后實測平均瓦斯壓力0.072MPa。煤層沒有達到突出危險煤層的標準。

2 瓦斯抽采防突方案設(shè)計

（1）方案一：底板抽放巷施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯

根據(jù)盤區(qū)采掘布局，1個采煤工作面平均走向長度為1000m，切眼長度為160m。采用底板抽放巷施工穿層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯，需要在進風巷下方施工一條長度為1000m的底板抽放巷，具體措施如下：

如圖1所示，在煤層底板下10m位置施工一條巖石巷道作為采面進風巷區(qū)域瓦斯治理巷道，底板巷距進風巷平距為10m，巷道凈斷面3.5m×2.2m，呈矩形，錨噴支護。在巖巷中施工穿層瓦斯抽采鉆孔，鉆孔控制采煤工作面進風巷掘進前方及左、右輪廓線外各20m范圍，鉆孔孔徑94mm，抽放半徑2.5m。采面進風巷掘進作業(yè)必須在預抽防突措施有效的區(qū)域內(nèi)進行，距未預抽或者預抽防突措施無效范圍的前方邊界不得小于20m。

根據(jù)采掘布局盤區(qū)采面走向長度平均為1000m，相應(yīng)需要施工底板抽放巷的長度同樣為1000m。根據(jù)礦企管部提供的數(shù)據(jù)3.5m×2.2m規(guī)格的巷道凈斷面為7.7m2，平均每米巖巷完全成本1萬元，施工一條1000m的斷面為7.7m2的巖巷成本為1000萬元。底板巷內(nèi)每隔5m施工一組穿層區(qū)域防突鉆孔，共需施工200組，每組穿層孔平均深度257m，一個采面穿層孔工程量總計為51400m，每米巖孔平均成本為69元，穿層孔施工需投入資金總計354.66萬元，該方案掘進工作面區(qū)域瓦斯治理投入資金共需1354.66萬元。

圖1 底板抽放巷施工穿層區(qū)域防突鉆孔設(shè)計圖

該方案優(yōu)點：① 響應(yīng)行業(yè)政府監(jiān)管部門相關(guān)政策，根據(jù)目前煤礦防突工作發(fā)展趨勢來看，在近期內(nèi)順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯措施很可能不能再作為掘進工作面區(qū)域防突措施；② 相比較順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施安全系數(shù)高；③ 穿層鉆孔在巖石段封孔，密封性好，能有效提高瓦斯抽采濃度及抽采效率。

缺點：資金投入量大。

（2）方案二：遞進掩護式順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯

根據(jù)盤區(qū)采掘布局，1個采煤工作面平均走向長度為1000m，切眼長度為160m。采用遞進掩護式順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯作為工作面區(qū)域防突措施，需要在采面中部沿走向施工一條長度為1000m的煤中巷，巷道凈斷面4.0m×2.2m，呈矩形，錨網(wǎng)支護，具體措施如下：

如圖2所示，采煤工作面回采的同時，向同翼的下一個工作面施工順層區(qū)域防突鉆孔，在對下一工作面回采區(qū)域進行消突的同時，對煤中巷掘進前方及左、右輪廓線外各20m范圍進行消突，然后在煤中巷施工順層區(qū)域防突鉆孔對該采面回采區(qū)域及進風巷掘進前方及左、右輪廓線外各20m范圍進行消突。鉆孔孔徑94mm，抽放半徑1.5m。煤中巷及進風巷掘進作業(yè)必須在預抽防突措施有效的區(qū)域內(nèi)進行，距未預抽或者預抽防突措施無效范圍的前方邊界不得小于20m。

施工一條斷面為8.8m2、長度為1000m的煤中巷，平均每米煤巷完全成本3000元，需投入資金300萬元。該方案施工的區(qū)域瓦斯治理鉆孔同時可作為回采區(qū)域消突鉆孔，超出正常情況的回采區(qū)域消突鉆孔的工程量為13333m，每米煤孔平均成本為12元，順層孔施工需投入資金總計16萬元，該方案工作面區(qū)域瓦斯治理投入資金共需316萬元。

圖2 遞進掩護式順層鉆孔區(qū)域防突鉆孔設(shè)計圖

該方案優(yōu)點：① 資金投入少；② 上一個面順槽掘進及回采的同時，可以向同翼下一個面提前施工工作面區(qū)域瓦斯治理鉆孔，使其提前消突，可以提高回采速度。

缺點：工作面區(qū)域瓦斯治理范圍位于鉆孔深孔末端，抽采效果差。

（3）方案三：VLD-6000型深孔定向千米鉆機施工遞進掩護式順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯

如圖3所示，該方案具體措施為礦井購置VLD-6000型深孔定向千米鉆機，在采煤工作面回采的同時，向同翼的下一個工作面施工順層區(qū)域防突鉆孔，在對下一工作面回采區(qū)域進行消突的同時，對該采面進風巷掘進前方及左、右輪廓線外各20m范圍進行消突。鉆孔孔徑94mm，抽放半徑1.5m。下一個面進風巷掘進作業(yè)必須在預抽防突措施有效的區(qū)域內(nèi)進行，距未預抽或者預抽防突措施無效范圍的前方邊界不得小于20m。

圖3 長距離順層鉆孔區(qū)域防突鉆孔設(shè)計圖

盤區(qū)采煤工作面走向長度為1000m，每280m施工一組長距離區(qū)域瓦斯治理鉆孔，共需施工4組，每組鉆孔工程量平均為5100m，工程量總計為20400m，每米煤孔平均成本為12元，該方案長距離順層鉆孔投入資金共需24.48萬元。

該方案優(yōu)點：資金投入少。

缺點：長距離順層鉆孔控制距離超過300m，可能出現(xiàn)塌孔、堵孔或積水等問題，深孔內(nèi)部抽放情況有待驗證。

針對盤區(qū)工作面三個區(qū)域瓦斯治理方案的優(yōu)缺點比較，方案一投入資金量過大，可能會造成礦井虧損；方案二投入資金量適中，如果工程組織安排得當，可以作為礦井主要的區(qū)域瓦斯治理措施；方案三投入資金量少，但瓦斯抽采效果還不能確定。因此，選擇采用方案二的措施開展瓦斯抽采。

3 治理效果

（1）提高瓦斯區(qū)域治理效果措施

改進條帶預抽鉆孔進行封孔工藝，減少封孔漏氣，提高抽采效率。在瓦斯治理裝備水平不斷提升的同時，不斷提高瓦斯治理隊伍素質(zhì)，滿足瓦斯治理工程需要。加快盤區(qū)抽采管路安裝速度，確保順層鉆孔與高位鉆孔、采空區(qū)分源抽放，保證高負壓抽放負壓不低于13kPa。強化兩個“四位一體”，區(qū)域措施鉆孔凡是出現(xiàn)見巖、噴孔的一律補充施工。區(qū)域效果檢驗指標正常情況下，再次采取局部措施進行補充，有效消除局部空白帶。堅持執(zhí)行異常匯報制度，工作面凡是出現(xiàn)動力現(xiàn)象及瓦斯、地質(zhì)、指標異?，F(xiàn)象的，一律采取停止施工、排查異常情況并采取相應(yīng)措施處理完畢后方可恢復生產(chǎn)。

（2）效果檢驗

利用8107回風、運巷抽放鉆孔中瓦斯?jié)舛茸畲蟮你@孔及在采面中部施工了2個鉆孔進行瓦斯壓力測定，測定結(jié)果最大為0.08MPa，符合規(guī)定中小于0.74MPa的要求。現(xiàn)場進行效果檢驗，K1值最大為0.12ml/gmin1/2，最大鉆屑量為2.10kg/m，符合規(guī)定K1值小于0.4ml/gmin1/2、最大鉆屑量小于6kg/m的要求。

4 結(jié)語

王村煤業(yè)8107工作面巷道施工，采用遞進掩護式順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突技術(shù)，降低了瓦斯壓力，保障了煤礦安全高效生產(chǎn)，可為類似條件下工作面區(qū)域瓦斯治理提供借鑒。