李家樓煤礦回采工作面瓦斯抽放設計改造研究

馮書韜，李 偉

（山西李家樓煤業有限公司，山西 太原 030002）

李家樓煤礦回采工作面瓦斯抽放設計改造研究

馮書韜1，李 偉2

（山西李家樓煤業有限公司，山西 太原 030002）

結合李家樓煤礦2號煤層瓦斯涌出量大以及實際生產情況，并結合全國瓦斯抽采礦井的抽采經驗，特對回采工作面瓦斯瓦斯抽放進行重新設計改造，充分實現李家樓煤礦高產高效生產，適應市場經濟發展的需求。

回采工作面；瓦斯涌出量；瓦斯抽放

1 礦井概況

太原市李家樓煤礦2號煤層礦井瓦斯絕對涌出量8.31 m3/mi n；二氧化碳相絕對涌出量2.10 m3/mi n，屬高瓦斯礦井。依據河南理工大學2008年5月所做的瓦斯涌出量預測報告，礦井達產后，無論開采第一水平還是開采第二水平，該礦井均屬于高瓦斯礦井。首采2號煤層時礦井相對瓦斯涌量為29.72 m3/t，達到設計1.2 mt/a生產能力時，絕對瓦斯涌出量為86.30m3/mi n。礦井為高瓦斯礦井。

2 礦井瓦斯抽采的可行性和必要性

2.1 礦井瓦斯來源分析

根據瓦斯預測結果可以看出：礦井絕對瓦斯涌出量為86.30 m3/mi n。回采工作面瓦斯涌出量為58.64 m3/mi n，占礦井總瓦斯涌出量的67.94%；掘進工作面瓦斯涌出量為14.28m3/mi n，占礦井總瓦斯涌出量的16.54%；采空區瓦斯涌出量約為13.38 m3/mi n，占礦井總瓦斯涌出量的15.52%。通過以上分析可知，回采工作面瓦斯涌出量占礦井瓦斯涌出量的67.94%，是瓦斯治理的重點。

2.2 瓦斯抽采的必要性

根據李家樓煤礦的瓦斯涌出量預計情況，礦井采煤工作面絕對瓦斯涌出量為58.64m3/mi n，礦井瓦斯涌出量為86.30 m3/mi n；遠遠大于《規程》的規定，符合建立瓦斯抽采系統的條件，必須建立瓦斯抽采瓦斯系統。

從安全生產的角度考慮，采掘工作面實行瓦斯抽采必要性的判斷標準是：采掘工作面的絕對瓦斯涌出量大于通風所允許的瓦斯涌出量，即采掘工作面設計風量小于稀釋瓦斯所需風量，亦即有下式成立時，抽采瓦斯才是必要的。

式中：Q0為采掘工作面設計風量，m3/mi n；q為采掘工作面瓦斯涌出量，m3/mi n；K為瓦斯涌出不均衡系數，取1.2；C為《煤礦安全規程》允許的工作面瓦斯濃度，%。

2.3 回采工作面抽采瓦斯的必要性分析

根據李家樓煤礦的實際情況，回采工作面進、回風巷道斷面11.76 m2，回采工作面需要的配風量，已遠遠大于允許通過的最大配風量，但仍然不能把瓦斯降到規定限度以下，所以必須采取瓦斯抽采措施才能解決瓦斯問題。回采工作面瓦斯抽采必要性計算，如表1所示。

表1 回采工作面抽采瓦斯必要性判別表

從以上計算可以看出，李家樓煤礦回采工作面進行瓦斯抽采是必要的。

2.4 瓦斯抽采的可能性

2.4.1 開采層瓦斯抽采的可能性

開采層瓦斯抽采的可能性，是指煤層在天然透氣性條件下進行預抽的可能性。衡量其可抽性的指標，一個為煤層的透氣性系數（λ）、一個為鉆孔瓦斯流量衰減系數（α）、另一個為百米鉆孔瓦斯極限抽采量（Qj），據此指標將煤層預抽瓦斯的難易程度進行分類，如表2所示。

表2 開采層預抽瓦斯難易程度分類表

根據李家樓煤礦的瓦斯參數，煤層透氣性系數0.003 6 mPa2·d＜0.1 mPa2·d。鉆孔瓦斯流量衰減系數為0.0536 d-1＞0.05 d-1，屬于較難抽采煤層。由于工作面本煤層瓦斯涌出量占很大比例,必須加以重視，進行本煤層抽采，可進行試驗或采取其它特殊方法處理后進行抽采。

2.4.2 鄰近層瓦斯抽采的可能性

鄰近層抽采瓦斯技術是一項成熟的治理瓦斯災害的技術，我國的陽泉、松藻、鐵法、淮南、淮北和北票等許多抽采瓦斯礦區通過幾十年的抽采瓦斯實踐得出：在中、近距離鄰近層賦存條件下，只要抽采方法，工藝參數設計、施工合理，抽采參數選擇適宜，都能取得良好的抽采瓦斯效果，工作面鄰近層的瓦斯抽采率一般可以達到40%～90%。

李家樓煤礦開采2號、4號、6號、8+9號煤層。其上部存在很多中近距離的煤層、煤線，所以只要抽采方式、抽采參數設計合理，施工工藝達到設計要求，無疑可獲得良好的抽采瓦斯效果。

3 回采工作面瓦斯抽采方法的選擇與設計

3.1 回采工作面本煤層抽采

3.1.1 抽采方法的選擇

李家樓煤礦本煤層瓦斯涌出量較大，需要進行本煤層抽采，進行工作面本煤層預抽試驗，檢驗抽采效果后，采用平行鉆孔方式進行本煤層預抽取的效果最佳，其優點為：既可保證瓦斯預抽的均衡性，還可充分利用工作面超前采動卸壓效應，實行邊采邊抽，提高本煤層瓦斯抽采率，其布置方式，見圖1。根據抽采經驗，確定鉆孔預抽時間不能小于6個月。

3.2 回采工作面鄰近層抽采

3.2.1 抽采方法的選擇

圖1 回采工作面本煤層抽采布置示意圖

設計回采工作面鄰近層抽采采用大直徑頂板穿層鉆孔抽采鄰近煤層、采空區瓦斯，即在回采工作面專用瓦斯尾巷內，間隔一定距離，按設計的角度向回采工作面鄰近層施工穿層鉆孔，鉆孔封孔后通過連接裝置與瓦斯抽采管路相連，待鄰近層卸壓后進行瓦斯抽采。同時，利用尾巷內的瓦斯管路預留三通，在回風橫貫埋管、回風橫管以里封閉尾巷進行埋管抽采抽采采空區。抽采方法見圖2。3.2.2 抽采方法的確定

李家樓煤礦2號煤層回采工作面采用鄰近層抽采、本煤層抽采。

2號煤掘進工作面的在單巷掘進長度小于600 m的情況下，通風解決基本合理，暫不需要抽采，當單巷掘進長度大于600m時或者局部瓦斯大、有異常瓦斯涌出現象時，如果通風方式解決不合理時，必須采取瓦斯抽采措施。

4 回采工作面瓦斯抽采量預計

4.1 工作面鄰近層、采空區瓦斯抽采量預計

2號煤回采工作面采用大直徑鉆孔抽采鄰近層瓦斯及采空區瓦斯，根據抽采瓦斯經驗，其鄰近層瓦斯抽出率可達80%～90%，按80%計算，2號煤回采工作面鄰近層瓦斯涌出量為33.83m3/mi n,李家樓煤礦2號煤回采工作面鄰近層瓦斯抽采量預計為：

4.2 2號煤回采工作面本煤層瓦斯抽采量預計

2號煤回采工作面本煤層瓦斯抽采量按瓦斯涌出量的30%預計，

式中:QC2為預抽期內工作面平均瓦斯預抽量，m3/mi n；L1為工作面平均走向長度，L1＝1700m；L2為工作面傾斜長度，L2＝144 m；M為煤層開采厚度，M=2.8 m；γ 為煤平均容重，γ=1.39t/m3；η 為瓦斯預抽率，取20%；W0為煤層平均瓦斯含量，最大瓦斯含量11.25m3/t。

根據以上公式計算：

由此可得，2號煤回采工作面瓦斯抽采量預計：

5 結束語

對回采工作面進行瓦斯抽放應因地制宜，針對煤層群開采的特點，科學合理地確定了頂底板瓦斯抽放巷道的位置。利用首采煤層的遠程采動卸壓和使頂板卸壓煤巖層下沉變形破裂使透氣性成千倍增加的作用，以及利用煤層群多層開采后對底板煤巖層重復卸壓膨脹增透效應，實現了對瓦斯的及時有效抽放瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，該抽放方法為我國高瓦斯煤層群抽放探索出一條新路子，為煤炭生產實現安全高效提供了技術保障。

[1]賀天才，秦勇.煤層氣勘探與開發利用技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2007：279-311.

[2]程偉.煤與瓦斯突出危險性預測及防治技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2003：179-195.

[3]張國輝，煤層應力狀態及煤與瓦斯突出防治研究[D].遼寧：遼寧工程技術大學，2005.

Designing Reformation of Gas Drainage among Caving Faces in Lijialou Mine

FENG Shu-tao1;LI Wei2
(Lijialou Coal Co.,Taiyuan Shanxi 030002,C hina)

The gas emission is high among N o.2 strata in Lijialou mine. B ased on the practical situationand the gas drainage experience fromother mines, the caving faces' gas drainage w as redesigned torealize the high-production and high-efficiency and to meet the market economical development demand.

caving face;gas emission;gas drainage

TD712+.6

A

1672-5050（2010）12-0041-03

編輯：徐樹文

2010-09-15

馮書韜（1967—）,男，山西和順人，大學本科，工程師，從事煤礦開采技術生產管理及設計工作。