馬蘭礦18502工作面瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

馮 濤

（西山煤電馬蘭礦，山西 馬蘭 030205）

大多數(shù)井工開采的礦井由于煤層瓦斯賦存量大、透氣性低等特點(diǎn)，都面臨較大瓦斯災(zāi)害威脅。據(jù)統(tǒng)計，近年來我國發(fā)生的煤礦事故中，瓦斯事故占據(jù)一半左右，為此，我國大力推廣瓦斯抽采技術(shù)，對煤層瓦斯進(jìn)行抽采，降低煤層瓦斯含量、壓力，采取瓦斯綜合防治[1-3]，實(shí)現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)。針對煤層瓦斯防治問題，國內(nèi)外專家學(xué)者進(jìn)行了大量研究，目前主要形成了開采煤層瓦斯采前預(yù)抽采、 鄰近層瓦斯邊采邊抽采及采空區(qū)瓦斯采后抽采等方法[4-5]。

1 工程背景

馬蘭礦18502 工作面位于910 水平南五下組煤采區(qū)，采區(qū)為雙翼開采，兩翼各布置5 個工作面。18502 工作面為第4 個回采工作面，工作面開采煤層為石炭系太原組8 號煤層，屬穩(wěn)定可采厚煤層，煤層厚度4.20～4.94 m，平均4.51 m，含一層穩(wěn)定夾矸，直接頂為粉砂巖和L1泥灰?guī)r，粉砂巖厚度2.76～6.05 m，由上而下顆粒變細(xì)，含植物化石碎片，L1泥灰?guī)r厚度1.75～2.60 m，俗稱為廟溝灰?guī)r，富含動物化石，黃菱鐵礦星星散狀分布，節(jié)理充填方解石脈；老頂為S2中粒砂巖，厚度4.94～6.54 m，上粗下細(xì)，泥質(zhì)膠結(jié)，層理發(fā)育，成分以石英、 長石為主； 直接底為砂質(zhì)泥巖，厚度0.40～1.66 m，含植物根化石；老底為粉砂巖，厚度4.59～10.50 m，富含根部化石，中夾0.1 m 菱鐵礦。

馬蘭礦南五下組煤采區(qū)18502 工作面回采區(qū)域未進(jìn)行突出危險性鑒定，按突出煤層進(jìn)行管理。工作面采用一次采全高綜采工藝，全部垮落法管理頂板。18502 工作面瓦斯預(yù)抽后，其本煤層巷道掘進(jìn)期間絕對瓦斯涌出量1.8 m3/min，18502 工作面回采時工作面絕對瓦斯涌出量為39.94 m3/min，相對瓦斯涌出量7.09 m3/t，其中本煤層瓦斯涌出量27.55 m3/min，占瓦斯涌出總量的68.98%，鄰近層瓦斯涌出量12.39 m3/min，占瓦斯涌出總量的31.02%。

2 瓦斯抽采關(guān)鍵技術(shù)與效果監(jiān)測

18502 工作面回采期間瓦斯來源主要為本煤層瓦斯和下鄰近層瓦斯，采用綜合抽采瓦斯技術(shù)防治瓦斯，主要包括：①利用運(yùn)料巷、運(yùn)輸巷進(jìn)行本煤層抽采，降低本煤層瓦斯含量。②利用底抽巷對下鄰近層瓦斯進(jìn)行抽采，避免鄰近層瓦斯大量涌入工作面。③利用高抽巷對裂隙帶瓦斯進(jìn)行抽采，抽采工作面裂隙帶瓦斯，解決初采期回風(fēng)隅角瓦斯超限問題。④對回風(fēng)隅角采用懸管抽采，避免回風(fēng)隅角瓦斯超限。

3.1 瓦斯抽采系統(tǒng)布置

18502 工作面采用高、低濃度系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采，共需鋪設(shè)抽采管路5 趟：其中運(yùn)料巷鋪設(shè)一趟本煤層抽采管路，一趟回風(fēng)隅角懸管抽采管路；底抽巷鋪設(shè)一趟下鄰近層抽采管路； 高抽巷鋪設(shè)一趟高濃抽采管路； 運(yùn)輸巷鋪設(shè)一趟本煤層抽采管路。

高濃度系統(tǒng)：18502 工作面（本煤層、下鄰近層D325×12 管路和高抽巷D630×16 管路）→南五下組煤回風(fēng)下山 （D630×16 管路）→980 輔助巷（D813×16 管路）→南一補(bǔ)回風(fēng)斜井（D813 管路）→地面高濃度瓦斯抽采泵站。

低濃度系統(tǒng)：18502 工作面 （回風(fēng)隅角懸管D426 管路）→南五下組煤回風(fēng)下山（D630×16 管路）→南五下組煤回風(fēng)斜巷（D610×16 管路）→南一回風(fēng)大巷 （D914×16 管路）→南一回風(fēng)斜井（D914×16 管路）→地面低濃度瓦斯抽采泵站。

3.2 瓦斯抽采參數(shù)

（1）本煤層鉆孔布置

分別在運(yùn)料巷、運(yùn)輸巷布置鉆孔，共布置鉆孔228 個。其中運(yùn)料巷共布置鉆孔106 個，鉆孔垂直巷幫布置，開孔間距5 m，孔深130 m，運(yùn)輸巷共布置鉆孔122 個，開孔間距5 m，孔深130 m，均垂直巷幫布置，傾角均為煤層傾角，開孔距巷道底板1.3～1.5 m，孔徑為113 mm，每間隔一個鉆孔進(jìn)行CO2預(yù)裂。本煤層瓦斯抽采鉆孔布置如圖1所示。

圖1 本煤層瓦斯抽采鉆孔布置

（2）下鄰近層抽采鉆孔布置

內(nèi)錯工作面皮帶巷25 m 沿9#煤 （距8#煤層10～15 m）施工一條底抽巷。在底抽巷內(nèi)施工鄰近層順層鉆孔對9#煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，共施工鉆孔226 個，鉆孔均垂直巷幫布置，孔間距5 m，孔深130 m，鉆孔傾角均為煤層傾角，開孔距巷道底板1.3～1.5 m，孔徑為113 mm。

（3）高抽巷抽采

在距18502 工作面頂板垂高48 m，內(nèi)錯工作面輔運(yùn)巷30 m 位置施工一條高抽巷，巷道斷面13.2 m2，巷道全長1 208 m。巷道施工完后在巷道口鋪設(shè)D630×16 管路，并進(jìn)行密閉，抽采裂隙帶瓦斯，解決初采期回風(fēng)隅角瓦斯超限問題。高抽巷瓦斯抽采鉆孔布置如圖2所示，鉆孔布置時期為頂板巖層來壓之前。

圖2 高抽巷瓦斯抽采鉆孔布置

（4）回風(fēng)隅角懸管抽采：為治理工作面回風(fēng)隅角瓦斯，在工作面回風(fēng)隅角采用懸管法進(jìn)行抽采。

3.3 瓦斯抽采效果

18502 工作面本煤層鉆孔和高抽巷鉆孔抽采瓦斯?jié)舛确謩e為25%和20%，下鄰近層抽采鉆孔抽采瓦斯?jié)舛葹?5%，回風(fēng)隅角和回風(fēng)流中瓦斯體積分?jǐn)?shù)分別低于0.7%和0.4%，同時，工作面回采期間未發(fā)生瓦斯超限現(xiàn)象，保證了工作面的安全高效開采。

3 結(jié)語

馬蘭礦18502 工作面回采期間瓦斯來源主要為本煤層瓦斯和下鄰近層瓦斯，采用高、低濃度系統(tǒng)抽采進(jìn)行工作面瓦斯綜合治理，利用運(yùn)料巷、運(yùn)輸巷抽采本煤層瓦斯，利用底抽巷抽采下鄰近層瓦斯，利用高抽巷抽采裂隙帶瓦斯，采用懸管抽采回風(fēng)隅角瓦斯； 本煤層鉆孔和高抽巷鉆孔抽采瓦斯?jié)舛确謩e為25%和20%，下鄰近層抽采鉆孔抽采瓦斯?jié)舛葹?5%，回風(fēng)隅角和回風(fēng)流中瓦斯體積分?jǐn)?shù)分別低于0.7%和0.4%，馬蘭礦18502 工作面瓦斯災(zāi)害的防治取得了很好的效果。