沿空留巷無(wú)煤柱開(kāi)采瓦斯綜合治理技術(shù)的應(yīng)用研究

陽(yáng)駿

（平安煤礦瓦斯治理國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司，安徽 淮南232001）

1 沿空留巷無(wú)煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)優(yōu)勢(shì)

沿空留巷無(wú)煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)是在采煤面回采的同時(shí)，采用人工手段將回采巷道保留下來(lái)，形成沿空留巷巷道，作為治理采煤面卸壓瓦斯的工作空間，并構(gòu)成采煤面Y 型通風(fēng)系統(tǒng)。主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)：Y 型通風(fēng)利于消除采煤面上隅角瓦斯超限；留巷鉆孔法抽采瓦斯，節(jié)省大量瓦斯治理巖巷工程；“一巷二用”簡(jiǎn)化開(kāi)采布局和采區(qū)巷道系統(tǒng)；減少煤巷工程量，緩解采掘接替矛盾；回收區(qū)段煤柱，提高采區(qū)資源回收率。

2 工程技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 工作面瓦斯情況

1205 工作面位于中興煤礦一采區(qū)，開(kāi)采煤層為5 號(hào)煤。工作面塊段5 號(hào)煤瓦斯原始含量為9.28m3/t；其上覆2 號(hào)煤距5 號(hào)煤平均6.1m，瓦斯原始含量5.18m3/t；下伏6 號(hào)煤層距5 號(hào)煤層平均31.9m，瓦斯原始含量為8.10m3/t；下伏8 號(hào)煤距5 號(hào)煤平均距離53.6m，瓦斯原始含量為10m3/t。

1205 工作面回采期間瓦斯涌出來(lái)源，主要是來(lái)自該本煤層，還有一部分來(lái)源于2 煤、6 煤和8 煤的卸壓瓦斯。通過(guò)計(jì)算本煤層及鄰近煤層相對(duì)瓦斯涌出量，預(yù)計(jì)1205 工作面相對(duì)涌出量為23.26m3/t。根據(jù)2000t/d 產(chǎn)量計(jì)算，絕對(duì)瓦斯涌出量為32.31m3/min。

2.2 Y 型通風(fēng)布置

1205 工作面材料巷為沿空留巷設(shè)計(jì)，留巷后可作為鄰近回采工作面的回采巷道。工作面實(shí)施Y 型通風(fēng)（圖1），通風(fēng)路線：采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷→工作面材料巷→留巷→1205 尾巷→采區(qū)回風(fēng)巷；采區(qū)進(jìn)風(fēng)巷→工作面運(yùn)輸巷→工作面→留巷→1205尾巷→采區(qū)回風(fēng)巷。

工作面設(shè)計(jì)配風(fēng)量2000m3/min，工作面材料巷和運(yùn)輸巷風(fēng)量比例1：3 左右，即材料巷風(fēng)量500m3/min 左右，運(yùn)輸巷風(fēng)量1500m3/min 左右，留巷風(fēng)量2000m3/min 左右。

2.3 頂板走向鉆孔抽采裂隙圈卸壓瓦斯

在1205 材料巷布置頂板走向鉆孔抽采工作面回采期間的采空區(qū)裂隙帶高濃瓦斯。在材料巷每隔60m 布置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)采取扇形布置6 個(gè)高位鉆孔，鉆孔開(kāi)孔間距800mm，水平終孔間距10m。鉆孔傾角18°左右，孔深約100m。鉆孔有效抽采段位于預(yù)計(jì)的采空區(qū)頂板裂隙帶（約為10～15 倍采高，即距離煤層頂板20～30m 范圍）。工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度按750m 計(jì)算，共設(shè)計(jì)12 個(gè)鉆場(chǎng)，共計(jì)高位鉆孔72 個(gè)。鉆孔布置見(jiàn)圖1。

圖1 頂板走向鉆孔終孔高度布置示意圖

2.4 下向穿層鉆孔抽采臨近層卸壓瓦斯

在1205 工作面材料巷每間隔20m 設(shè)一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)施工3 個(gè)底板下向穿層鉆孔，穿過(guò)6、8 號(hào)煤層，進(jìn)入8 號(hào)煤層底板不少于3m（鉆孔末端3m 作為鉆屑和積水的積存空間，緩解下向鉆孔孔內(nèi)積水堵孔問(wèn)題），孔深40～50m，攔截抽采工作面回采期間6、8 號(hào)煤層采動(dòng)卸壓瓦斯。

2.5 采空區(qū)埋管抽采高濃度瓦斯

在留巷內(nèi)布置一趟大直徑（450mm）抽放管路，每個(gè)10m 連接一段埋管通過(guò)留巷充填墻埋入采空區(qū)，抽采采空區(qū)內(nèi)瓦斯富集區(qū)的瓦斯，解決采空區(qū)瓦斯向留巷段涌出的問(wèn)題。抽采管路布置見(jiàn)圖2。

圖2 采空區(qū)埋管抽采瓦斯示意圖

2.6 瓦斯治理效果

回采過(guò)程中材料巷風(fēng)量362～911m3/min，運(yùn)輸巷風(fēng)量1069～1572m3/min，留巷風(fēng)量1544～2463m3/min。風(fēng)排瓦斯量2.0～10.9m3/min。 工作面瓦斯管路抽采瓦斯總量為6.6～15.5m3/min。

從總體效果來(lái)看，工作面回采期間，工作面瓦斯抽采率維持在41.71～83.23%，回風(fēng)流中瓦斯的濃度均小于0.7%，平均值為0.33%，均處于安全值范圍內(nèi)。

圖3 回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?/p>

3 總結(jié)經(jīng)驗(yàn)

3.1 設(shè)計(jì)材料巷與運(yùn)輸巷的風(fēng)量比例為1:3，實(shí)際上根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度的變化，上隅角附近瓦斯?jié)舛葧?huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)，并存在較大波動(dòng)。在保障工作面風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.6%的情況下，通過(guò)適當(dāng)加大材料巷進(jìn)風(fēng)量至900～1000m3/min，運(yùn)輸巷進(jìn)風(fēng)調(diào)整至1200～1300m3/min，降低兩端壓差，減少采空區(qū)瓦斯向上隅角匯集，從而減少上隅角瓦斯積聚。

3.2 工作面回采期間，要對(duì)鉆場(chǎng)抽采濃度和抽采量進(jìn)行動(dòng)態(tài)考察，一般保持1～2 個(gè)抽采效果好的鉆場(chǎng)正常抽采。

3.3 回采期間，要?jiǎng)討B(tài)分析采動(dòng)影響范圍，及鉆孔穿煤段與工作面相對(duì)位置，確保鉆孔有效抽采鄰近層采動(dòng)卸壓瓦斯。

3.4 隨著工作面推進(jìn)，埋管數(shù)量越來(lái)越多，要及時(shí)考察每根埋管的抽采濃度和抽采量，通過(guò)關(guān)閉或控制抽采效果差的埋管上的閥門，優(yōu)化整體埋管抽采效果。

4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1 工作面應(yīng)用沿空留巷技術(shù)投入成本為1703.8 萬(wàn)元，而回采巷道正常錨粱網(wǎng)索支護(hù)形式支護(hù)成本為238.4 萬(wàn)元，回收煤柱效益為5311.69 萬(wàn)元，總計(jì)所得經(jīng)濟(jì)效益4097.54 萬(wàn)元，本工作面采用沿空留巷，帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2 工作面采用Y 型通風(fēng)，利用留巷段實(shí)施采空區(qū)抽采、高位鉆孔抽采、下向鉆孔抽采治理卸壓瓦斯，確保工作面安全回采，具有顯著的安全效益。

4.3 Y 型通風(fēng)結(jié)合頂板走向鉆孔、下向鉆孔、采空區(qū)埋管等抽采措施，能有效的解決本文類似開(kāi)采條件下的工作面瓦斯問(wèn)題，具備較好的實(shí)用性和推廣性。

5 需要改進(jìn)的問(wèn)題

工作面材料巷實(shí)際只有一路瓦斯抽采管路，無(wú)法做到分源、分濃度抽采。若實(shí)現(xiàn)高、低濃度分源抽采，走向高位鉆孔和下向鉆孔用高濃抽采管路系統(tǒng)，埋管采用低濃度抽采系統(tǒng)，可以進(jìn)一步提高瓦斯抽采效率。