2201 綜采工作面瓦斯綜合治理技術(shù)應(yīng)用

宋 迎 彭邦林

(霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司辛置煤礦，山西 霍州 031400）

德通煤業(yè)位于河?xùn)|煤田鄉(xiāng)寧礦區(qū)，礦井為高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量38.63 m3/min，相對瓦斯涌出量25.96 m3/t,開采的2 號煤層原始瓦斯含量為8.36 m3/t，原始瓦斯壓力0.52 MPa。2201 綜采工作面絕對瓦斯涌出量在15 m3/min 以上，回采期間單靠通風(fēng)難以解決上隅角瓦斯涌出問題，嚴(yán)重制約了礦井安全生產(chǎn)。為解決工作面瓦斯治理難題，通過采取本煤層鉆孔預(yù)抽、密集尾抽鉆孔抽采、高位定向長鉆孔抽采、上隅角埋管抽采等方法，同時(shí)加大鉆孔孔徑、加密鉆孔間距、提高封孔質(zhì)量、延長預(yù)抽時(shí)間等措施對2201 工作面進(jìn)行瓦斯抽采作業(yè)。

1 本煤層預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采

本煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯是解決高瓦斯礦井瓦斯抽采問題的基本途徑，2201 綜采工作面瓦斯治理施工時(shí)首先采取本煤層鉆孔預(yù)抽的方案降低本煤層瓦斯含量，采用打鉆的方式在工作面開采之前提前抽放開采煤層范圍內(nèi)的瓦斯，通過增加鉆孔直徑、加密鉆孔密度、完善封孔質(zhì)量等方式提高瓦斯抽采效果。本煤層預(yù)抽具有煤體卸壓范圍大、煤層暴露面積大、有利于瓦斯釋放的優(yōu)點(diǎn)，但因需要提前施工巷道及鉆孔，導(dǎo)致掘進(jìn)施工緩慢，掘進(jìn)期間瓦斯管理難度大，且對封孔及聯(lián)孔質(zhì)量要求較高。具體施工及設(shè)計(jì)方案如下：

在2201 工作面兩順槽同時(shí)施工本煤層預(yù)抽鉆孔，自切眼開始布置到工作面停采線。工作面兩順槽掘進(jìn)期間，同時(shí)向回采區(qū)域煤壁側(cè)施工本煤層抽采鉆孔，距巷道底板1.5 m 處開孔，共布置鉆孔762 個(gè)，總工程量80 220 m。其中，2201 軌道順槽布置鉆孔402 個(gè)，2201 膠帶順槽布置鉆孔360 個(gè)。切眼35 m 范圍內(nèi)由軌道順槽向膠帶順槽施工32 個(gè)長鉆孔，鉆孔深度180 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，垂直巷道90°夾角，水平間距0.95 m。35 m 以外鉆孔由兩順槽同時(shí)對打，鉆孔深度102 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，垂直巷道90°夾角，水平間距1.9 m。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表1 所示，施工平面圖如圖1 所示。

表1 本煤層預(yù)抽鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖 1 2201 工作面本煤層鉆孔平面圖

2 高位定向長鉆孔抽采

采用高位定向長鉆孔抽采方案主要是為了解決回采期間上隅角瓦斯超限問題，通過布置高位鉆場施工高位鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采作業(yè)。具體施工及設(shè)計(jì)方案如下：在2201 工作面軌道順槽布置2 個(gè)高位鉆場，分別位于距切眼360 m 及730 m 處，鉆場規(guī)格為7.5 m×3.5 m×2.8 m，在鉆場內(nèi)向切眼方向施工高位鉆孔，兩鉆場鉆孔接力、搭接抽采。在鉆場向工作面方向施工頂板走向高位長鉆孔，呈平行布置，每個(gè)鉆場施工7 個(gè)鉆孔，鉆孔孔徑Φ133 mm，鉆孔孔深在348～509 m，鉆孔平面控制到軌道順槽向下16～40 m，間距4 m，控高為距煤層頂板35～58 m，間距3 m。高位定向長鉆孔采用ZDY6000LD型鉆機(jī)，先施工Φ98 mm 孔徑，后擴(kuò)Φ133 mm 孔徑。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示，施工平面圖如圖2 所示。

表2 高位定向長鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖 2 2201 工作面高位定向長鉆孔平面圖

3 煤柱密集尾抽鉆孔抽采

在2201 工作面回風(fēng)順槽鄰近巷道，即2202 軌道順槽向2201 工作面上隅角方向施工密集尾抽鉆孔，自切眼開始布置到工作面停采線。設(shè)計(jì)采用ZDY4200LXS 履帶式鉆機(jī)在2202 膠帶順槽向2201工作面上隅角頂板位置施工鉆孔，接入抽采系統(tǒng)進(jìn)行抽采。共布置495 個(gè)鉆孔，鉆孔間距1 m，鉆孔長度51 m，鉆孔孔徑Φ133 mm，控高為10 m。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表3 所示，施工平面圖如圖3 所示。

表3 密集尾抽鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖 3 2201 工作面煤柱密集尾抽鉆孔平面圖

4 采空區(qū)埋管抽采

利用低負(fù)壓抽采系統(tǒng)，在2201 軌道順槽沿巷道左幫吊掛一趟Φ325 mm 抽采管至上隅角進(jìn)行抽采。每隔6 m 安裝1 個(gè)三通，三通蓋堵板，工作面推進(jìn)至三通處時(shí)，打開堵板，砌筑隔離墻抽采采空區(qū)瓦斯。管路末端敞口連接Φ500 mm 負(fù)壓風(fēng)筒，負(fù)壓風(fēng)筒沿頂板吊掛至上隅角，抽采上隅角瓦斯。若埋管不能有效解決上隅角瓦斯時(shí)，增加插管抽采采空區(qū)瓦斯，插管選用3 根DN100 鎧裝膠管，一端連接到下一個(gè)三通處，插入采空區(qū)抽采瓦斯，插管要求插入隔離墻300 mm，距離巷道頂板300 mm。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如表4 所示，施工平面圖如圖4 所示。

表4 上隅角埋管設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖 4 2201 工作面上隅角埋管平面圖

5 效果分析

2201 工作面采取了瓦斯預(yù)抽和邊采邊抽的綜合性瓦斯治理措施，輔助優(yōu)化鉆孔孔徑、加密鉆孔間距、提高封孔質(zhì)量、延長預(yù)抽時(shí)間等，實(shí)現(xiàn)了2201綜采工作面回采期間杜絕上隅角瓦斯超限現(xiàn)象，降低了工作面通風(fēng)管理難度，為工作面連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供了安全保障，保證了礦井原煤生產(chǎn)的均衡。