經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)用

上官鑫

（長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

瓦斯災(zāi)害問(wèn)題是制約煤礦高效開(kāi)采的關(guān)鍵因素之一。從瓦斯抽采時(shí)序來(lái)看，目前主要采用開(kāi)采層采前預(yù)抽、鄰近層邊采邊抽以及采空區(qū)采后抽采等方法[1-5]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t，預(yù)計(jì)回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量5.3 m3/min，瓦斯涌出量較大，設(shè)計(jì)采用本煤層鉆孔采前預(yù)抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，對(duì)經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯進(jìn)行綜合治理。

1 工程背景

經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面位于八采區(qū)，工作面開(kāi)采3 號(hào)煤層。工作面走向長(zhǎng)度約1800 m，傾向長(zhǎng)度約180 m，可采區(qū)域煤層厚6.33～6.57 m，平均6.45 m，煤層傾角2～10°，平均6°。3 號(hào)煤層基本頂為砂質(zhì)泥巖，厚度6.83 m，灰黑色，薄層狀，夾少量煤線，波狀層理；直接頂為泥巖，厚度1.28 m，黑色，薄層狀，致密，夾薄層碳質(zhì)泥巖；直接底為泥巖，厚度0.57 m，黑色，厚層狀，致密；基本底為細(xì)粒砂巖，厚度2.93 m，灰色，厚層狀，夾大量碳質(zhì)泥巖及少量煤線。瓦斯涌出量報(bào)告顯示，經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t，瓦斯壓力為0.27 MPa，煤層透氣性系數(shù)為0.163～0.297 m2/（MPa·d），鉆孔抽采半徑為1.5 m，鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)0.008 9～0.036 6 d-1，預(yù)計(jì)回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量5.3 m3/min。設(shè)計(jì)采用本煤層鉆孔采前預(yù)抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，對(duì)經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯進(jìn)行治理。

2 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)

經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)包括本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位鉆孔采空區(qū)瓦斯技術(shù)以及抽采鉆孔封孔工藝。

2.1 本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)

本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯是指在工作面兩順槽內(nèi)布置順層鉆孔，工作面回采之前進(jìn)行瓦斯預(yù)抽，同時(shí)在工作面回采過(guò)程中進(jìn)行全程瓦斯抽采，以消除工作面煤層的區(qū)域性危險(xiǎn)[5]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面兩順槽均設(shè)計(jì)采用單排鉆孔抽采本煤層瓦斯，隨兩順槽掘進(jìn)進(jìn)度進(jìn)行施工，鉆孔開(kāi)孔高度為巷道底板以上1.5 m，瓦斯預(yù)抽鉆孔間距3 m，依次布置，鉆孔直徑113 mm，鉆孔深度96 m，鉆孔傾角同煤層傾角。瓦斯預(yù)抽鉆孔布置情況見(jiàn)圖1。

圖1 瓦斯預(yù)抽鉆孔布置圖（m）

2.2 高位鉆孔采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)

高位鉆孔采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)是在高位環(huán)形處（回風(fēng)巷內(nèi)）布置高位鉆孔進(jìn)行抽采采空區(qū)瓦斯，以實(shí)現(xiàn)采空區(qū)與上隅角瓦斯防治[5]。在經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面回風(fēng)巷內(nèi)以中心距35 m 施工規(guī)格5.0 m×4.5 m×3.0 m 的鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置10個(gè)高位鉆孔，鉆孔間距為0.6 m，鉆場(chǎng)直徑為113 mm，鉆孔長(zhǎng)度為79～93 m。高位鉆孔具體布置圖見(jiàn)圖2，高位鉆孔布置參數(shù)見(jiàn)表1。

圖2 高位鉆孔布置圖

表1 高位鉆孔布置參數(shù)

表2 本煤層鉆孔、高位鉆孔瓦斯抽采參數(shù)

2.3 抽采鉆孔封孔工藝

抽采鉆孔采用“兩堵一注”封孔方式，利用一次性囊袋注漿裝置（封孔材料為聚氨酯注漿封孔料）進(jìn)行封孔注漿。該裝置通過(guò)2 個(gè)囊袋封堵瓦斯抽采鉆孔，囊袋之間設(shè)置一段開(kāi)設(shè)有注漿口的塑料管，注漿時(shí)，先向囊袋注漿，囊袋膨脹后封堵封孔區(qū)域鉆孔，然后漿液通過(guò)塑料管注漿口向囊袋之間的鉆孔注漿，并形成一定注漿壓力使?jié){液向鉆孔圍巖滲透，從而實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔的有效封堵[5-6]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面封孔深度設(shè)計(jì)12 m。

圖3 “兩堵一注”封孔示意圖

3 瓦斯抽采效果分析

綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)在經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，并在3-806 綜放工作面回風(fēng)巷選取兩個(gè)鉆場(chǎng)，對(duì)鉆場(chǎng)內(nèi)瓦斯抽采關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)研究。當(dāng)抽采鉆孔距工作面20～60 m范圍時(shí)，抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較大。由于受采動(dòng)影響，距工作面20～60 m 范圍內(nèi)工作面煤層裂隙發(fā)育，透氣性增大，而當(dāng)抽采鉆孔距工作面較近（小于20 m）或較遠(yuǎn)時(shí)（大于60 m），工作面煤層受采動(dòng)影響較小煤層裂隙不發(fā)育，或受采動(dòng)影響較大煤層逐漸被壓密，抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較小，整體看抽采鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛燃傲髁砍尸F(xiàn)先增后減的現(xiàn)象。

為進(jìn)一步驗(yàn)證3-806綜放工作面瓦斯抽采效果，統(tǒng)計(jì)了3-806 工作面回采初期60 d 內(nèi)的回風(fēng)流和上隅角瓦斯含量（圖4）。3-806 綜放工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.42%～0.74%范圍，回風(fēng)巷內(nèi)上隅角瓦斯?jié)舛仍?.44%～0.76%范圍，均滿足相關(guān)規(guī)程要求，表明綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)的應(yīng)用從根本上治理了經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯問(wèn)題。

圖4 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)曲線圖

4 結(jié)論

（1）提出本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位鉆孔采空區(qū)瓦斯技術(shù)以及抽采鉆孔封孔工藝為一體的綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)。

（2）經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面回采過(guò)程中，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.42%～0.74%范圍，回風(fēng)巷內(nèi)上隅角瓦斯?jié)舛仍?0.44%～0.76%范圍，實(shí)現(xiàn)了瓦斯災(zāi)害的有效治理。