淺析小屯煤礦16中16工作面瓦斯綜合治理方案

付德金 朱本國(guó)

（貴州大方煤業(yè)有限公司，貴州大方 551600）

煤與瓦斯突出是煤礦最嚴(yán)重災(zāi)害之一，礦井突出事故的發(fā)生，給礦工生命及財(cái)產(chǎn)造成極為嚴(yán)重?fù)p失，嚴(yán)重制約著礦山的安全生產(chǎn)。小屯煤礦可采煤層經(jīng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)突出危險(xiǎn)性鑒定均屬突出煤層，且屬于典型的“三軟”地質(zhì)條件，在掘進(jìn)期間也出現(xiàn)過(guò)瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，瓦斯治理難度極大，現(xiàn)礦井首采6中煤層，其上部有6上煤層、下部有6下、7煤，屬于典型的近距離煤層群開(kāi)采。如何防止回采過(guò)程中上隅角瓦斯超限以及預(yù)防煤與瓦斯事故的發(fā)生，選擇適合的工作面瓦斯綜合治理方法對(duì)礦井安全有極其重要的意義。

1 采煤面概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造情況

16中16 綜采工作面位于生紙山背斜的東北翼，總體構(gòu)造受生紙山背斜的影響，整個(gè)工作面呈單斜構(gòu)造。受生紙山背斜影響，工作面總體上呈北東高，南西低的趨勢(shì)，最高點(diǎn)在16中16 軌道順槽與切眼交點(diǎn)位置，最低點(diǎn)在16中16 運(yùn)順停采線位置，16中16 綜采工作面掘進(jìn)期間揭露6條斷層。

1.2 工作面瓦斯地質(zhì)資料

根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2009 年提交的《貴州大方煤業(yè)有限公司小屯煤礦一采區(qū)6上、6中、6下、7號(hào)煤層瓦斯參數(shù)測(cè)試及分析研究報(bào)告》可知：6中煤層瓦斯含量為12.1075 m3/t，6上煤層瓦斯含量為8.4808m3/t，6下煤層瓦斯含量為8.5755m3/t，7 號(hào)煤層瓦斯含量為11.4507m3/t，6上、6中、6下、7 號(hào)煤層煤層透氣性系數(shù)分別 為 0.2438m2/（MPa2·d）、0.1464m2/（MPa2·d）、0.1577 m2/（MPa2·d）、0.2531m2/（MPa2·d）。

2 16中16工作面防突措施

2.1 順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯

16中16 綜采工作面采取順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施，在16中16 軌運(yùn)（順）采幫沿煤層傾向施工抽采鉆孔，鉆孔傾角與煤層傾角一致，待實(shí)際應(yīng)用時(shí)根據(jù)考察效果后做進(jìn)一步的調(diào)整。地質(zhì)構(gòu)造帶及應(yīng)力集中帶等特殊地段應(yīng)縮小抽采半徑。

2.2 穿層鉆孔抽采空白帶瓦斯

當(dāng)16中16 工作面地質(zhì)構(gòu)造煤層出現(xiàn)起伏，設(shè)計(jì)的本煤層抽采鉆孔達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，施工本煤層順層鉆孔控制不到位，出現(xiàn)瓦斯抽采空白帶時(shí)，在16中16 運(yùn)順底抽巷、16中14 運(yùn)底設(shè)計(jì)補(bǔ)充穿層鉆孔，對(duì)工作面的空白帶瓦斯進(jìn)行抽采。根據(jù)本煤層順層鉆孔施工情況，確定抽采空白帶瓦斯鉆孔參數(shù)，再施工瓦斯抽采鉆孔對(duì)空白帶瓦斯進(jìn)行抽采，確保采煤工作面不存在空白帶。

2.3 穿層網(wǎng)格鉆孔預(yù)抽上、下鄰近層鄰近層卸壓瓦斯

小屯煤礦屬于近距離煤層開(kāi)采，開(kāi)采6中煤時(shí)，6上煤、6下煤對(duì)回采存在安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，回采前礦井選擇對(duì)臨近煤層進(jìn)行全面消突，穿層鉆孔預(yù)抽6上、6中、6下煤層瓦斯，利用7 號(hào)煤層底板瓦斯抽采巷，對(duì)鄰近煤層進(jìn)行預(yù)抽消突，控制整個(gè)工作面回采區(qū)域。

2.4 16中16工作面局部防突措施

當(dāng)工作面鄰近煤層預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)時(shí)，立即在測(cè)點(diǎn)兩側(cè)格施工3個(gè)排放鉆孔，鉆孔間距3m，鉆孔孔深5～8m，鉆孔施工完畢自然排放8 小時(shí)。當(dāng)工作面預(yù)測(cè)K1 值大于0.4 時(shí)工作面采取淺孔排放，經(jīng)排放8小時(shí)后實(shí)施工作面措施效果檢驗(yàn)。K1 值大于0.5 時(shí)采取淺孔抽采。同時(shí)利用淺孔抽采鉆孔探明煤層賦存情況。經(jīng)抽采8小時(shí)后實(shí)施工作面措施效果檢驗(yàn)。

2.5 回采過(guò)程中防治工作面、上隅角瓦斯超限的措施

回采期間采取軌道順槽施工定向高位鉆孔抽采采空區(qū)裂隙帶瓦斯，采空區(qū)埋管抽采，減少工作面瓦斯涌出量；同時(shí)增大工作面風(fēng)量，降低工作面和上隅角瓦斯?jié)舛取?/p>

3 瓦斯治理效果及評(píng)價(jià)

3.1 順層瓦斯治理效果分析

16中16 采面采取本煤層順層鉆孔抽采瓦斯的區(qū)域防突措施，順層鉆孔抽采后，通過(guò)檢驗(yàn)鉆孔的檢驗(yàn)情況來(lái)看，只要抽采時(shí)間達(dá)到5個(gè)月以上且在鉆孔施工過(guò)程中無(wú)噴孔時(shí)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)6中煤層的殘余瓦斯含量均能降至5.8m3/t；從鉆孔的檢驗(yàn)情況看，采面中間部位煤層瓦斯含量普遍偏高，說(shuō)明該處順層鉆孔抽采效果較差，順層抽采鉆孔不易太長(zhǎng)；在有鉆孔噴口區(qū)域、地質(zhì)構(gòu)造帶附近，經(jīng)5 個(gè)月抽采后煤層的殘余瓦斯含量仍然偏高，都在7m3/t以上，說(shuō)明在鉆孔噴孔區(qū)域、地質(zhì)構(gòu)造帶，瓦斯抽采效果相對(duì)較差，需要抽采的時(shí)間較長(zhǎng)，或者減小抽采半徑。

3.2 穿層網(wǎng)格鉆孔瓦斯治理效果分析

從單孔鉆孔濃度統(tǒng)計(jì)看，攔截鉆孔的初始濃度均很高，均在30%以上，且抽采濃度隨時(shí)間的增加基本無(wú)衰減，說(shuō)明采面回采后，受采動(dòng)影響，鄰近煤層瓦斯涌出增加。單孔濃度與采面的回采進(jìn)度有關(guān)系，隨著采面的推進(jìn)，濃度逐漸升高，特別是在靠近在回采工作面30 米時(shí)，濃度達(dá)到最大值，靠近鉆場(chǎng)時(shí)，濃度有降低的趨勢(shì)，最后趨于平穩(wěn)。攔截鉆孔對(duì)采面瓦斯涌出量有著明顯的影響，攔截鉆孔抽采濃度越高，采面回風(fēng)流的瓦斯涌出量（風(fēng)排瓦斯量）越小。

3.3 定向高位鉆孔瓦斯治理效果分析

從定向高位鉆孔濃度情況看，高位鉆場(chǎng)抽采的初始濃度不大，均是經(jīng)過(guò)回采一段時(shí)間后，濃度開(kāi)始逐漸上升，達(dá)到最佳抽采濃度后，趨于平穩(wěn)，并逐漸消失，這主要是受采面回采的影響，隨著回采鉆孔開(kāi)孔段垮落，導(dǎo)致鉆孔抽采效果差，抽采量大幅增高而抽采濃度大幅下降，引起上隅角瓦斯?jié)舛绕?。從鉆孔抽采濃度與上隅角瓦斯?jié)舛鹊淖兓€圖可以得出，高位鉆孔抽采濃度的大小直接影響上隅角的瓦斯?jié)舛?，上隅角的瓦斯?jié)舛入S抽采濃度的增加而降低，說(shuō)明高位鉆孔濃度增加后，采空區(qū)的瓦斯涌出量增加，高位鉆孔的抽采量不足引起上隅角瓦斯量相對(duì)增加。

3.4 采空區(qū)埋管瓦斯治理效果分析

采取大直徑鉆孔埋管抽采采空區(qū)瓦斯及上隅角瓦斯治理措施后，上隅角瓦斯?jié)舛鹊玫矫黠@改善，瓦斯?jié)舛染?%以下，說(shuō)明本措施可靠有效；是將上隅角瓦斯?jié)舛扰c抽采混合量、抽采濃度進(jìn)行作圖分析，從圖中可以看出上隅角瓦斯?jié)舛扰c總管路的抽采濃度沒(méi)有必然聯(lián)系，而是與抽采管路的抽采混合量呈線性關(guān)系，抽采混合量越大，上隅角瓦斯?jié)舛仍叫?，反之，抽采混合量越小，上隅角瓦斯?jié)舛仍酱蟆?/p>

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取了一系列的措施，使得16中16 工作面上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K保持在0.32%，瓦斯治理效果非常明顯，使工作面的瓦斯得到了有效預(yù)防和治理，不但防止了工作面和上隅角瓦斯超限問(wèn)題，還能有效的消除工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)，從而保證實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。同時(shí)以為類似工作面瓦斯治理的一條有效途徑，尤其是底板穿層網(wǎng)格鉆孔、定向高位鉆孔，進(jìn)入卸壓帶后煤體透氣性大幅度提高，其中高位鉆孔與底板穿層網(wǎng)格鉆孔抽采濃度要高于順層傾斜鉆孔，多措并舉，有力促進(jìn)了回采工作面生產(chǎn)能力的提高。