安順煤礦近距離煤層開采瓦斯治理技術(shù)探討

潘明成

（貴州豫能投資有限公司安順煤礦，貴州 安順 561001）

1 近距離煤層群瓦斯煤與瓦斯共采技術(shù)研究取得了新的突破

安順煤礦可采煤層共計(jì)3層，由上到下風(fēng)別為M0、M8、M9煤，煤層層間距分別為155m、18m。在前期開采范圍及目前開采范圍內(nèi)，M8煤整體賦存穩(wěn)定，煤層厚度在0.6 m左右，瓦斯含量相對較高。煤層較薄且含硫量大，不具有開采價值。但由于M8煤距離M9煤層間距較小，目前開采區(qū)域?qū)娱g距僅15m，M9煤開采過程中M8煤瓦斯會直接通過采空區(qū)頂板裂隙大量涌入到M9煤采空區(qū)，造成采空區(qū)大量瓦斯涌出威脅M9煤正常生產(chǎn)。因此，M9煤生產(chǎn)期間防止M8煤瓦斯成為安順煤礦瓦斯防治的重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來，通過反復(fù)研究和實(shí)驗(yàn)，安順煤礦在近距離煤層群煤與瓦斯共采 開采M9煤的同時抽采M8煤瓦斯）上形成了一套有效的技術(shù)方案，有效解決了臨近層瓦斯對采煤工作面的安全威脅，大幅度提高了礦井瓦斯抽采量，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)，同時也促進(jìn)了礦井瓦斯發(fā)電效益的提升。

2 安順煤礦近距離煤層群煤與瓦斯共采關(guān)鍵技術(shù)介紹

2.1 項(xiàng)目實(shí)施背景及條件

安順煤礦目前主要開采M9煤，其上覆煤層M8煤距離M9煤層間距僅15m，M9煤回采期間M8煤瓦斯對工作面生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅，通過近幾年回采期間瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)，M9煤回采期間采空區(qū)瓦斯最大涌出量達(dá)45m3/min。需重點(diǎn)對M8煤瓦斯進(jìn)行攔截抽采，以保證M9煤安全回采。

9303工作面采用綜合機(jī)械化一次采全高后退式采煤法，采高控制在1.6 m-2m之間。采煤工藝為：采用MG132/320-WDI型采煤機(jī)破煤、裝煤，工作面采用SGZ-630/320型刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，進(jìn)風(fēng)巷采用SZZ-620/55轉(zhuǎn)載機(jī)、SSJ800/55×2型膠帶輸送機(jī)運(yùn)煤，工作面采用全部垮落法處理采空區(qū)。

2.2 M9煤回采期間M8煤瓦斯抽采的關(guān)鍵層位分析

安順煤礦M9煤直接頂為泥質(zhì)粉砂巖，厚度5.27 m，再往上為老頂灰?guī)r，厚度4.9 m，再上方為細(xì)砂巖，厚度4.5 m左右，再上就是M8煤。M9煤厚度為1.53 m，采高與實(shí)際煤厚相同。根據(jù)計(jì)算直接頂垮落后基本能夠填滿采空區(qū)，對老頂灰?guī)r起到一定的支持作用，限制了老頂下沉幅度，造成老頂會在一定范圍內(nèi)懸頂不斷裂，限制了裂隙帶的發(fā)育。M8煤瓦斯受老頂懸頂影響，卸壓瓦斯會在一定范圍內(nèi)阻斷在老頂上方，在老頂周期來壓時才會通過裂隙導(dǎo)通道M9煤采空區(qū)，其實(shí)際表現(xiàn)就是在周期來壓時采空區(qū)瓦斯大量涌出難以控制。因此，M8煤瓦斯抽采的關(guān)鍵層位應(yīng)該選擇在灰?guī)r頂班粉砂巖層位。

2.3 M8煤卸壓瓦斯攔截抽設(shè)計(jì)

2.3.1 高位鉆場實(shí)施高位鉆孔攔截抽采

9303回風(fēng)巷切眼后80m位置施工一個高位鉆場，鉆場施工在距M9煤層頂板9～12m位置，鉆場規(guī)格為6m*6m*3m。鉆場內(nèi)施工兩排裂隙瓦斯抽放鉆孔，上排距鉆場底板1.8 m開孔，下排鉆孔距鉆場底板1.3 m開孔，開孔間距0.6 m，終孔間距3m，鉆孔設(shè)計(jì)深度11m-71m，扇形布置，控制工作面回采方向10-80m范圍、切眼方向5-41m范圍，攔截抽采裂隙帶瓦斯。

2.3.2 回風(fēng)巷施工高位鉆孔攔截抽采M8煤瓦斯

為增加M8煤瓦攔截斯抽量，在9303回風(fēng)巷施工高位鉆孔，每組高位孔6個，開孔間距為0.4 m，開孔位置在距下幫1.4 m向巷道中部開3個，向回風(fēng)方向4m再開3個為一組，控制回采煤體走向方向50m，傾向方向15-40m，使高位鉆孔與高位鉆場鉆孔對采空區(qū)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格式抽放，增加裂隙帶高濃度抽采量。

2.3.3 定向鉆機(jī)施工以孔代巷鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯

9303回風(fēng)巷430m位置施工一個定向鉆機(jī)鉆場，鉆場規(guī)格為10m*5m*3m。鉆場內(nèi)施工以孔代巷鉆孔，攔截抽采裂隙帶瓦斯。目前已施工兩個鉆孔，1#鉆孔長度為320m，2#孔的長度為300m，3#孔的長度為207m。（圖1）

圖1 定向鉆場鉆孔設(shè)計(jì)圖

2.4 抽采效果分析

通過實(shí)驗(yàn)對比，高位鉆場、回風(fēng)巷頂板高位鉆孔、千米定向鉆機(jī)鉆孔控制抽采層位均為M9煤頂板灰?guī)r上方，距離M9煤頂板13m左右，瓦斯抽采濃度最高均能達(dá)到90%左右，說明層位選擇合理。

我們對三種鉆孔的抽采量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)對比，見表1。

表1 M8煤瓦斯抽采效果對比分析表

通過簡單對比，單孔純流量定向鉆孔最大，平均達(dá)5 m3/min，抽采時間長達(dá)48天，其它鉆孔雖然抽采效果較好，但由于有效作用時間短，高位鉆場開掘工程量較大。折算百米鉆孔瓦斯抽采量，高位鉆場為16200m3/百米鉆孔，高位鉆孔為14400m3/百米鉆孔，定向鉆孔為108000m3/百米鉆孔。定向鉆機(jī)施工定向長鉆孔實(shí)施以孔代巷抽采效率是其他鉆孔的6倍以上。

2.5 結(jié)論

根據(jù)幾種抽采措施效果總結(jié)，目前采用ZDY6000LD型千米定向鉆機(jī)施工高位鉆孔實(shí)施以孔代巷卸壓抽采效果明顯，經(jīng)統(tǒng)計(jì)目前工作面臨近層M8煤瓦斯涌出量約45m3/min，采用定向鉆機(jī)鉆孔與高位鉆孔同時抽采，累計(jì)抽采量為40m3/min，有效解決了工作面回采期間的瓦斯治理難題。下一步優(yōu)化采用以千米定向鉆機(jī)施工定向長鉆孔進(jìn)行以孔代巷攔截抽采，預(yù)計(jì)施工7-8個鉆孔就能完全解決瓦斯治理問題。

結(jié)束語

瓦斯至今仍是煤礦第一大殺手，找到一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的礦井瓦斯治理技術(shù)方案，確保礦井安全生產(chǎn)，有效降低礦井生產(chǎn)成本，是瓦斯災(zāi)害礦井生存和發(fā)展急需解決的問題。鞏固實(shí)施和推廣應(yīng)用千米定向鉆機(jī)實(shí)施以孔代巷抽采技術(shù)、高位鉆場攔截臨近層瓦斯技術(shù)是解決臨近層瓦斯治理難題有效手段之一。