高瓦斯綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

何亞軍

（潞安集團(tuán)高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 工作面概況

W3305 工作面開(kāi)采3 號(hào)煤層，賦存于二疊系山西組地層中，為瀉湖相沉積。W3305 工作面按三進(jìn)一回布置，即膠帶順槽、進(jìn)風(fēng)順槽、輔運(yùn)順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽回風(fēng)。W3305 工作面膠帶順槽長(zhǎng)2777 m，W3305 工作面切眼長(zhǎng)度320 m，W3305 工作面進(jìn)風(fēng)順槽全長(zhǎng)2727 m，W3305 工作面輔運(yùn)順槽全長(zhǎng)2834 m，W3305 工作面回風(fēng)順槽全長(zhǎng)2830 m。煤層平均厚度為6.83 m，頂板巖性一般為泥巖、粉砂巖，底板一般為泥質(zhì)粉砂巖。工作面沿煤層走向布置，煤層賦存變化較小。依據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)《山西高河能源有限公司3#煤層瓦斯基本參數(shù)測(cè)定研究報(bào)告》得知，礦井殘存瓦斯含量為2.014 8 m3/t，W3305 工作面原始瓦斯含量最大值為11.5 m3/t，煤層瓦斯含量高，W3305工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為40.1 m3/min。

2 工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)

2.1 掘進(jìn)期間掘進(jìn)工作面鉆場(chǎng)抽放

四條順槽掘進(jìn)期間，在掘進(jìn)工作面迎頭附近施工邊掘邊抽鉆場(chǎng)。邊掘邊抽主要是保護(hù)巷道掘進(jìn)，在巷道兩側(cè)設(shè)置邁步式鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工扇形抽采鉆孔掩護(hù)巷道掘進(jìn)。按照巷道同側(cè)80 m 間距、異側(cè)9 m 間距布置邊掘邊抽鉆場(chǎng)，每個(gè)邊掘邊抽鉆場(chǎng)內(nèi)布置6 個(gè)抽采孔，覆蓋巷道輪廓線兩側(cè)26 m范圍，最深鉆孔150 m（見(jiàn)圖1）。

圖1 邊掘邊抽鉆孔布置圖

2.2 回采期間瓦斯抽放

（1）本煤層順層鉆孔抽放瓦斯

在W3305 進(jìn)風(fēng)順槽和膠帶順槽施工雙排孔，孔深170 m，孔徑94 mm，開(kāi)孔高度2 m、2.5 m，單排鉆孔之間間距3.4 m。W3305 進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)計(jì)鉆孔1174 個(gè)，進(jìn)尺199580 m。W3305 膠帶順槽設(shè)計(jì)鉆孔1422 個(gè)，進(jìn)尺240 240 m。W3305 進(jìn)風(fēng)、膠帶順槽各敷設(shè)一趟Φ355 mm 瓦斯抽采管路，由地面瓦斯泵站高負(fù)壓抽采系統(tǒng)進(jìn)行抽采，抽采半徑為1.5 m。W3305 工作面膠帶側(cè)預(yù)抽平均抽采量為9.36 m3/min，抽采607d，累計(jì)抽采瓦斯量為818.14 萬(wàn)m3。W3305工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)預(yù)抽平均抽采量為12.44 m3/min，抽采414 d，累計(jì)抽采741.62 萬(wàn)m3。根據(jù)W3305 膠帶順槽頂和進(jìn)風(fēng)順槽安裝的在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)為：

本煤層順層鉆孔抽放瓦斯量：

Q預(yù)抽=Q膠帶+Q進(jìn)風(fēng)=15.9 m3/min。

（2）頂板裂隙帶鉆孔抽放瓦斯

W3305 工作面回采前，在W3305 進(jìn)風(fēng)順槽距切眼60～285 m 范圍布置施工頂板裂隙帶鉆孔，鉆孔孔深71～116 m，設(shè)計(jì)鉆孔68 個(gè)，進(jìn)尺6022 m；同時(shí)距切眼258 m 鉆場(chǎng)內(nèi)施工千米鉆機(jī)定向頂板裂隙帶鉆孔，設(shè)計(jì)鉆孔6 個(gè)，進(jìn)尺1620 m。采用Φ355 mm 高負(fù)壓抽放管進(jìn)行抽放（見(jiàn)圖2）。根據(jù)W3305 進(jìn)風(fēng)順槽頂板裂隙帶安裝的在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)，頂板裂隙帶鉆孔抽采瓦斯量為：Q裂隙=2.1 m3/min。

圖2 W3305 進(jìn)風(fēng)順槽頂板裂隙帶鉆孔布置圖

（3）沿空留巷埋管接抽

W3305 進(jìn)風(fēng)順槽鋪設(shè)Ф355 瓦斯管低負(fù)壓抽放管，10 m 一個(gè)三通、一個(gè)閥門(mén)，通過(guò)三通閥門(mén)控制預(yù)留管路負(fù)壓，前一組預(yù)埋管超過(guò)三通位置5 m。當(dāng)工作面采至第一組三通時(shí)，即預(yù)埋了第二組5 m，打開(kāi)第二組閥門(mén)，通過(guò)低負(fù)壓抽放采空區(qū)瓦斯，采空區(qū)埋管抽放（見(jiàn)圖3）。

根據(jù)W3305 進(jìn)風(fēng)順槽沿空留巷安裝的在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)，則W3305 進(jìn)風(fēng)順槽沿空留巷埋管接抽瓦斯量為：Q沿=3.4 m3/min。

（4）高位抽放巷封閉埋管抽放瓦斯

工作面回采過(guò)程中在W3305 高位抽放巷（高位抽放巷整體層位距離煤層頂板35～40 m，距進(jìn)風(fēng)順槽水平距離40 m）封閉埋設(shè)2 趟Φ710 mm 管路直接抽采工作面回采過(guò)程中采空區(qū)及冒落帶瓦斯，W3305 高抽巷口對(duì)閉內(nèi)巷道中的卸壓瓦斯進(jìn)行低負(fù)壓抽放，在密閉抽放接口處加設(shè)Φ710 mm 閥門(mén)進(jìn)行管控。

圖3 W3305 工作面采空區(qū)埋管抽放設(shè)計(jì)圖

根據(jù)W3305 高位抽放巷安裝的在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)統(tǒng)計(jì)，W3305 高位抽放巷埋管抽放瓦斯量為：Q高=5.1 m3/min。

2.3 抽放效果檢驗(yàn)

回采期間工作面抽放瓦斯總量為：15.9+2.1+3.4+5.1=26.5 m3/min。

工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為40.1 m3/min，工作面瓦斯抽放率為66.08%，達(dá)到了《煤礦瓦斯抽放基本指標(biāo)》中要求的標(biāo)準(zhǔn)：工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于40 m3/min，工作面抽放率應(yīng)大于等于50%。

3 結(jié)語(yǔ)

W3305 工作面回采過(guò)程中上隅角瓦斯傳感器濃度最大值為0.69%，平均值為0.51%，工作面回風(fēng)流中部瓦斯傳感器濃度最大值為0.65%，平均值為0.48%，瓦斯傳感器濃度最大值遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)值。通過(guò)采用掘進(jìn)期間掘進(jìn)工作面左右?guī)筒裤@場(chǎng)邊掘邊抽放、回采期間抽放本煤層瓦斯、工作面頂板裂隙帶鉆孔、高位抽放巷以及采空區(qū)埋管抽放等綜合治理方式有效地降低了回采工作面的瓦斯?jié)舛?，且?yán)格實(shí)行批采制度，確保批采安全距離、頂板控制范圍、底板控制范圍。如出現(xiàn)K1 值等突出指標(biāo)超標(biāo)或斷層帶涌出瓦斯較大，必須采用密集鉆孔進(jìn)行抽放，并進(jìn)行效果檢驗(yàn)，嚴(yán)格實(shí)行“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、消突措施、效果檢驗(yàn)、安全防護(hù)”四位一體措施，確保高瓦斯工作面的回采安全。