頂板抽采巷技術在建新礦應用及優化

雷洪華，陳海兵，郝聚斌

（豐城礦務局 建新礦，江西 豐城331139）

1 礦井概況

建新煤礦是豐城礦務局主力礦井之一，其核定生產能力為81萬噸／年，屬煤與瓦斯突出礦井。該礦自建礦以來，共計發生煤與瓦斯事故63次，煤與瓦斯突出事故傷亡人數占事故總傷亡人數的85%以上。建新礦通過頂（底）板巷技術的應用及不斷的優化設計，自2007年以來消滅了瓦斯傷亡事故，掘進及采煤過程中瓦斯超限次數明顯減少，防治瓦斯方面取得了顯著的成效。

2 瓦斯治理方案

由于屬于煤與瓦斯突出礦井，煤層瓦斯賦存豐富，在回采過程中，工作面回風瓦斯濃度長期處于臨界狀態，主要瓦斯來源于工作面老塘，瓦斯主要聚集在工作面落山角上隅角，嚴重制約了礦井正常生產，故此采用頂板抽采巷技術治理回采工作面瓦斯。

3 頂板抽采巷的應用及優化

3.1 1010頂抽巷的應用

建新礦自2004年第一條頂板抽采巷在1010工作面實行，通過總結1010頂板抽采巷經驗發現：將頂板抽采巷布置在B4煤層頂板裂隙帶內（距B4煤層頂板10～16m），距風巷25～30m的范圍抽采效果最好，為確保頂板抽采巷在工作面開采初期（工作面還未初次放頂）發揮效果，頂板抽采巷應接靠工作面切眼，在切眼沿工作面推進方向30 m范圍，頂板抽采巷應布置在B4煤層冒落帶內（距B4煤層頂板8～10m），并在切眼施工貫通孔貫通頂板抽采巷，這樣工作面在開采初期頂板抽采巷就可以發揮作用，可以解決工作面開采初期的推進速度，提高工作面的瓦斯抽采率，降低工作面的瓦斯涌出量，改善工作面的安全生產狀況。增加工作面開采初期的安全系數，同時也節約了工作面開采初期成本，提高工作面推進度。通過頂板抽采巷優化設計：工作面開采初期推進度比優化前增加78%，瓦斯抽采率增加45%，生產成本下降了63%。

3.2 1117頂抽巷的改進優化

1010 工作面走向長度為358m，1010頂板抽采巷設計長度為348m，頂板抽采巷距離工作面切眼平距為10m，距風巷平距為15m，頂板抽采巷與B4煤層垂距為12m。經實踐，此設計布置存在明顯缺陷，在工作面開采初期階段（約15m距離）由于頂板巷無法及時導通工作面老塘，老塘瓦斯主要聚集在工作面落山角上隅角，并且造成工作面回風瓦斯濃度長期處于臨界狀態，嚴重制約了工作面正常生產。1010頂板抽采巷布置見圖1。

圖1 1010頂板抽采巷設計平面及剖面

通過總結1010頂板抽采巷經驗發現：為確保頂板抽采巷在工作面開采初期（工作面還未初次放頂）就發揮效果，頂板抽采巷應接靠工作面切眼，在切眼沿工作面推進方向30m范圍，頂板抽采巷應布置在B4煤層冒落帶內（距B4煤層頂板8～10m），并在切眼施工貫通孔貫通頂板抽采巷，這樣工作面在開采初期頂板抽采巷就可以發揮作用，可以解決工作面開采初期的推進速度。1117頂板抽采巷布置見圖2。

圖2 1117頂板抽采巷設計平面及剖面

4 效果對比

1）頂板抽采巷設計優化前后治理采煤工作面瓦斯效果對比

（1）頂板抽采巷日抽放純量對比：根據1117頂板抽采巷與1010頂板抽采巷實際監測管道瓦斯濃度數據、抽放負壓、管道流量數據可得，1117頂板抽采巷在1117面開采初期日抽放純量就有30000m3，隨著工作面的推進日抽放純量保持在40000～50000m3，大大提高了工作面的瓦斯抽采率，同時也提高了瓦斯利用率，隨著工作面的向前推進，根據日常監測數據可以看出，1117頂板抽采巷的抽放瓦斯純量量平均在25～32m3／min，平均抽放純量為40000～52000m3／d，與1010頂板抽采巷相比較（1010頂板抽采巷的抽放瓦斯量平均在10～15m3／min，平均抽放量為20000～22000m3／d），1010頂板抽采巷的瓦斯抽采量僅為1117頂板抽采巷的1／2左右。1117頂板抽采巷與1010頂板抽采巷日抽放瓦斯純量曲線見圖3。

圖3 1010、1117頂板抽采巷瓦斯抽采純量與抽采時間關系曲線

（2）回風瓦斯濃度對比。在未對頂板抽采巷設計優化前，1010工作面回采期間，回風巷瓦斯濃度、上隅角瓦斯濃度經常處于臨界值，嚴重制約了1010工作面正常生產。對頂板巷設計優化后，1117工作面回采期間，回風巷瓦斯濃度保持在0.4%～0.5%之間，上隅角瓦斯濃度保持在0.9%～1.0%之間，改善了工作面的安全生產狀況。增加了工作面開采期間的安全系數，同時也節約了工作面開采成本，提高了工作面推進度。1117工作面與1010工作面開采期間回風巷及上隅角瓦斯濃度變化曲線見圖4、圖5。

圖4 1010面開采過程中瓦斯濃度曲線

圖5 1117面開采過程中瓦斯濃度曲線

2）技術經濟對比

通過1117頂板抽采巷與1010頂板抽采巷抽放瓦斯量對比證明：1010頂板抽采巷要在工作面推進近30m的距離才可以顯現效果，1117頂板抽采巷在工作面開采初期就可以正常發揮作用，并且瓦斯抽放量是1010頂板抽采巷瓦斯抽放量的2倍。實踐證明：采用頂板抽采巷設計優化技術，不但可以使頂板抽采巷快速發揮作用，1117頂板抽采巷與1010頂板抽采巷瓦斯抽放量相比較，1010頂板抽采巷每月比1117頂板抽采巷少抽65×104m3瓦斯，1010工作面開采8個月左右，無形中浪費了520×104m3瓦斯的資源，并且這些浪費的瓦斯資源還會給工作面正常生產帶來極大的制約。

4 結語

1）為確保頂板抽采巷在工作面開采初期（工作面還未初次放頂）就發揮效果，頂板抽采巷前段應接靠工作面切眼，在切眼沿工作面推進方向30m范圍，頂板抽采巷應布置在B4煤層冒落帶內（距B4煤層頂板8～10m）。

2）將頂板抽采巷中段及后段布置在B4煤層頂板裂隙帶內（頂板抽采巷布置距B4煤層距離最佳位置為：B4煤層厚度的6～8倍），距風巷平距為：工作面切眼長度的1／4（25～30m）的范圍抽放效果最好。

3）在工作面開采之前，提前在工作面切眼向頂板抽采巷施工貫通孔，有利于工作面開采初期頂板抽采巷在最短的時間內發揮效果。