高瓦斯突出煤層綜采工作面瓦斯綜合治理與應用

陸躍先

（淮北礦業（集團）有限責任公司楊柳煤礦，安徽省淮北市，235000）

高瓦斯突出煤層綜采工作面瓦斯綜合治理與應用

陸躍先

（淮北礦業（集團）有限責任公司楊柳煤礦，安徽省淮北市，235000）

為有效降低高瓦斯突出工作面的瓦斯含量，對楊柳煤礦104采區開采過程中的瓦斯治理措施進行了研究；采用了順層孔和穿層孔預抽、高位鉆場對采空區抽放及地面鉆井輔助抽采等礦井瓦斯治理措施，并對鉆孔設計進行一系列的優化，確保抽采效果最大化，消除了煤層的突出危險性。

煤與瓦斯突出 回采工作面 瓦斯治理

10414工作面是楊柳煤礦104采區（首采區）首采工作面。其上為10412工作面，下為10416工作面（兩面均未準備）。工作面走向長1050m，傾斜長180m，采用綜合機械化采煤方式開采，頂板采用自由垮落方式管理。工作面底板標高－568～－610m。

10414工作面所采的10＃煤層賦存瓦斯較豐富，有突出危險性，回采前和回采過程中一直對該采區瓦斯進行抽放，瓦斯來源主要是10＃煤層抽采瓦斯、風排瓦斯和鄰近煤層泄壓瓦斯，10＃煤層瓦斯含量為12.02m3／t。工作面瓦斯絕對涌出量23.38m3／min，瓦斯相對涌出量17.2m3／t·d。

1 工作面回采前區域瓦斯治理

1.1 工作面順層孔和底板穿層孔設計

工作面采用穿層抽放孔和順層抽放孔預抽煤層瓦斯。

（1）穿層鉆孔：在距10＃煤層底板法距15～30m位置施工瓦斯抽放巷，在抽放巷內每隔30m布置1個鉆場，在鉆場內施工穿層抽放鉆孔，終孔間距10m，鉆孔直徑94mm，封孔長度不少于12 m，鉆孔施工結束后預抽4個月。穿層孔布置見圖1。

（2）順層鉆孔：在工作面機巷和風巷中向工作面方向施工順層鉆孔，鉆孔間距5m，鉆孔直徑133mm，鉆孔長度100m，壓茬為20m。抽采時間大于6個月，將該區域內煤層瓦斯含量降為8 m3／t以下或瓦斯壓力降為0.74MPa（表壓）以下方可進行回采。鉆孔布置見圖2。

1.2 穿層孔補充順層孔未控制到的盲區設計

為消除順層孔控制盲區，利用底板抽放巷向盲區內打穿層鉆孔，鉆孔終孔間距5～10m，封孔深度12m。通過穿層鉆孔和順層鉆孔的共同抽采，消除該區域內的突出危險性，保證工作面的安全回采。

2 工作面回采期間瓦斯治理

2.1 高位鉆孔

10414工作面準備時，在風巷側每間隔80～120m施工高位鉆場，在每個鉆場內施工一組高位鉆孔，每組壓茬距離40m，確保抽采的連續性，每組9個鉆孔，鉆孔終孔位于10＃煤層頂板15～30m范圍內，鉆孔終孔間距5～10m。主要抽放采空區上隅角瓦斯，回采期間定期對高位鉆場內的瓦斯進行取樣分析，檢測其中的CO及CH4濃度。高位鉆孔布置見圖3。

圖3 高位鉆孔布置示意圖

2.2 上隅角埋管抽放

在風巷中鋪設管路，在管路上連接站管進行采空區埋管抽采。每隔15m靠風巷幫埋入一站管（花管），站管直徑8寸，鋼質材料。為防止采空區矸石冒落砸出火花，站管用草墊子包裹，并用木垛四周保護。工作面每推進20m，斷開前一個站管，連接后一個站管，瓦斯抽采管路隨采隨拆，始終與工作面保持20m距離。上隅角抽埋管布置見圖4。

圖4 上隅角抽埋管布置示意圖

2.3 地面鉆井輔助抽采

工作面回采前施工地面鉆井，抽采工作面回采后形成的冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶內的瓦斯。鉆孔位置在工作面中部，鉆孔施工至10＃煤層頂板15～30m范圍內，地面每隔300～400m布置1個鉆孔。鉆孔開孔直徑311mm，終孔直徑91mm，與地面抽采系統聯合抽采。地面鉆井抽放瓦斯示意圖見圖5。

3 瓦斯治理效果

3.1 保護層開采

目前礦井首先開采10＃煤層作為8＃煤層保護層的條件，通過10＃煤層的開采，使8＃煤層受到采動影響，瓦斯通過裂隙釋放。

圖5 地面鉆井抽放瓦斯示意圖

3.2 底板穿層鉆孔

在煤層底板15～30m施工抽放巷道，沿走向每隔30m施工1個鉆場，布置35～42個穿層鉆孔，鉆孔穿透煤厚，孔底間距5m，預抽時間3個月。抽采濃度一般在30%左右，單孔純量在0.2～0.5m3／min。

3.3 順層孔

在工作面運輸巷和風巷向工作面施工順層鉆孔，鉆孔間距5m，孔深100m，兩側順層孔壓茬20m，孔徑97mm，封孔深度不小于12m，順層孔施工盲區，利用底板穿層孔補打，穿層鉆孔孔徑97mm，終孔間距7m，鉆孔施工結束后封孔，預抽6個月，瓦斯抽采率能達到40%以上。

3.4 采空區鉆孔

在工作面風巷每間隔80～120m施工一個高位鉆場，在鉆場內施工頂板高位走向鉆孔，利用工作面回采動壓形成的頂板裂隙通道來抽采鄰近層及本煤層回采后采空區上方形成的冒落拱頂部的高濃度瓦斯。控制風巷斜上面0～30m區域，鉆孔孔徑97mm，和前方高位鉆場壓茬40m，鉆孔抽采濃度一般在50%以上，純量在10～20m3／min。

在采煤工作面風巷預埋管路至采空區，通過移動抽采系統抽采采空區和上隅角積聚的瓦斯。在工作面風巷采用交替邁步（步距15～20m）的方式向采空區預埋抽采管路，上隅角充填垛采用編織袋裝填煤矸進行充填，主要用于控制高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限或積聚。

4 結論

采用底板穿層鉆孔預抽區段、煤巷條帶，順層孔預抽工作面內瓦斯的一系列區域瓦斯治理方法，有效地降低了煤層殘余瓦斯壓力，消除了煤層的突出危險性，保證了工作面的安全回采。適當地增加預抽鉆孔抽放時間，抽采效果會更加明顯。

［1］ 馬小輝，王巖.高瓦斯易自燃綜放工作面高位瓦斯抽放鉆孔位置優選研究［J］.中國煤炭，2011（6）

［2］ 孫中永，王廣宏.突出煤層綜采工作面瓦斯涌出規律及治理［J］.煤炭科技，2011（4）

Comprehensive gas control and application in fully mechanized mining face in high－gas outburst coal seam

Lu Yuexian
（Yangliu Mine，Huaibei Coal Mining（Group）Co.，Ltd.，Huaibei，Anhui 235000，China）

In order to effectively reduce the gas content in high－gas outburst working face，the gas control measures in mining process in 104mining area of Yangliu Mine are researched；the mine gas control measures of pre－draining gas by holes along the seams and through the seams，gas suction from gobs by high level drilling field and auxiliary drainage with surface drilling are adopted，and a series of optimization on the drilling design are carried out to ensure the maximum extraction effect.The research results show that，pre－draining gas through the holes along seams in working face and the holes through roadway floor has effectively reduced the gas pressure and content in coal seam，and eliminated the outburst danger of the coal seam.

coal and gas outburst，mining face，gas control

TD712.54

A

陸躍先（1986－），男，安徽淮北人，2009年畢業于中國礦業大學采礦工程學院，助理工程師，現主要從事煤礦掘進技術方面的工作。

（責任編輯 張艷華）