趙莊礦“一面四巷”瓦斯抽采技術研究

宋斌

（山西晉煤集團趙莊煤業有限責任公司，山西晉城 048000）

趙莊礦“一面四巷”瓦斯抽采技術研究

宋斌

（山西晉煤集團趙莊煤業有限責任公司，山西晉城 048000）

針對趙莊礦3號煤層瓦斯抽采率低、瓦斯抽采濃度低、鉆孔成孔難的特征，采用底抽巷來消除雙巷掘進工作面突出危險性，同時通過高抽巷，提高瓦斯抽放濃度和抽放率。優化高抽巷抽采方式，進而論證了“一面四巷”通風的可行性，最終形成一套“一面四巷”瓦斯抽采與通風治理技術，保障了趙莊礦的安全生產。

“一面四巷”；瓦斯抽采；高抽巷；底抽巷

1 趙莊礦1307工作面瓦斯概況

1307工作面可采長度2 103m，工作面走向長度232.5m，回采時平均煤厚4.6m，1307工作面煤炭儲量為319.4萬t，1307工作面瓦斯儲量為0.4億m3。工作面共布置有5條巷道分別為：13071巷、13072巷、1307底抽巷、1307-2底抽巷、高抽巷。1307工作面煤層瓦斯含量最高為12.73m3/t，瓦斯殘存量為2.65m3/t。工作面構造復雜，存在5處構造異常區和7處抽采盲區。1307工作面高抽巷北側為13071巷，南側為13064巷。

針對趙莊煤礦開采3號煤層瓦斯抽采率低，瓦斯抽采濃度低，鉆孔成孔難的問題，趙莊礦以1307工作面作為試點，采用底抽巷來消除雙巷掘進工作面突出危險性，通過高抽巷，提高瓦斯抽放濃度和抽放率，使工作面瓦斯含量明顯降低，從而解決綜采工作面和上隅角瓦斯超限問題[1]。圖1為趙莊礦1307工作面“一面四巷”示意圖。

2 “一面四巷”空間立體瓦斯抽采

2.1 高抽巷抽采優化

1）高抽巷道全程密閉抽采。在1104巷道口斜坡處進行密封，在密閉空間里嵌入兩條抽放管路，連接到抽放系統當中，進行全程密閉抽放。高抽巷道全程密閉抽放可以一次密閉來保障整個工作面的采空區卸壓抽放。圖2為高抽巷全程密閉示意圖。

2）高抽巷道密閉墻的設置。a.巷道閉墻處及前后10m噴漿，噴漿厚度不少于200mm，噴漿前墻體周圍雜物要清理干凈，周圍鐵絲網要剪掉，活渣清理掉，見硬幫硬頂，噴漿后開始建墻。在高抽巷與1104回風巷交叉處開始建密閉墻，相距5m處建另一道密閉墻，中間用河砂充填，每充填500mm高，注水一次，使河沙沉淀落實依次施工。墻建好后，對磚墻及墻前10m復噴，杜絕漏風。建墻由通風科負責，抽采科監督。b.磚墻為磚、灰、沙結構，下部見實底，兩墻中間的充填部分也必須見實底，密閉墻必須按永久設施構筑。墻體平整，無裂縫、重縫和空縫，墻體嚴密不漏風，密閉墻示意圖，見圖3。c.四周要掏槽，見實幫、實頂、實底后，深0.5m，封頂時要與巷道頂板接實，并進行圈邊。

3）高抽巷管路的鋪設。依據瓦斯抽采量預計結果，按下式計算：

式中：D為瓦斯抽采管內徑，m；Q為瓦斯管中混合瓦斯流量，取150m3/min；V為瓦斯管中混合瓦斯經濟流速，取12m/s。

按上式計算內徑為515mm的管路，實際選型中需留有余量，由于主管路距離高抽巷較近，目前1104回風巷當中的355mm管路滿足不了需求，可從主管路把560mm、960mm管路引進來。

高位抽放巷內敷設560mm、960mm抽放管路，其中一趟超過密閉墻5m，一趟超出密閉墻15m，抽放管位于密閉墻2/3高處，密閉墻以里的抽放管采用金屬鐵架加以保護，管路沿巷頂引出。

4）高抽巷分段密閉抽放瓦斯。為了更好的發揮高抽巷道的作用，將1307高抽巷道分兩段進行密閉抽放。在回采的時候先對1號瓦斯道進行密閉抽采，工作面回采至密閉的時候，1號瓦斯道和2號瓦斯道進行連接，密閉外道，此處可以補打一些下向孔，解決過渡階段密閉的阻礙作用導致的高抽巷無法變形，鉆孔可以連接到回風抽放管路，也可以敞開在巷道內[2-5]。圖4為分段抽放示意圖。

3 “一面四巷”通風可行性分析

1307工作面采用一面四巷，即兩條順槽（13064巷、13071巷，通風方式為一進一回）、一條底抽巷（只掩護13071巷，13074巷的掘進）、一條高抽巷。采用U型通風，最難解決的是上隅角瓦斯超限問題，采用高抽巷治理技術對上隅角瓦斯治理有直接的作用，順層鉆孔和底抽巷穿層鉆孔抽采對煤體瓦斯進行了卸壓和抽采，緩解了U型通風壓力，通過實際相關參數進行理論分析和計算，對“一面四巷”通風可行性進行分析：

1307工作面回采長度2103.3m，工作面長度232.5m，采高4.5m，則1307工作面回采煤量A為312.5萬t。

1307工作面煤層瓦斯含量預測平均為12.73m3/t，則1307工作面瓦斯儲量Q為3 978.1萬m3。根據AQ1026-2006《煤礦瓦斯抽采基本指標》中的規定采煤工作面每日回采煤量在6 001～8 000 t煤時，煤體可解吸瓦斯量≤5m3/t。1307工作面的煤體殘存瓦斯量為2.65m3/t，所以工作面在回采前煤體瓦斯含量必須降到7.65m3/t以下。

4 高抽巷、底抽巷抽放效果分析

在工作面回采前高抽巷已經接通，帶上負壓對工作面切眼處的煤體瓦斯進行抽采，由于工作面煤體沒有破碎，涌出的瓦斯含量較低，目前高抽巷瓦斯日抽放量都在60000m3左右，濃度在16%左右，此時的負壓5 kPa左右，抽放效果良好。

1307底抽巷截止2014年12月19日，日抽放量在7572m3～8 847.5m3左右，純流量在4.5～6.1m3/min左右，濃度在30%左右，效果不是很顯著。分析其原因為：同組鉆孔出現串孔的現象比較多，導致抽放效果差；受K6灰巖含水層的影響，導致鉆孔封孔后存在漏氣現象，負壓降低，抽放效果較差。

可以采取的措施：合理布置并優化鉆孔，避免串孔現象發生；打鉆結束后，按照要求進行洗孔、沖孔；按照要求進行封孔、注漿，保證封孔質量；在抽放管路連接處，采用一定粘性的膠水，保證管路連接的氣密性；采取CO2預裂爆破或者水力壓裂等增透措施，增加3號煤層的透氣性，從而提高抽采效果。

5 1307工作面瓦斯治理效果

在趙莊礦由于實現了“一面四巷”空間抽采瓦斯的方法，整個1307工作面本煤層的瓦斯抽放量從15%增加到50%，工作面在回采前煤體瓦斯含量降到了6.65m3/t，能夠滿足工作面的安全回采。

6 結論

1）綜合分析高抽巷的應用情況，目前高抽巷層位在距頂板40m左右，層位偏低導致抽采瓦斯混量較大，瓦斯濃度較低，根據1306工作面高位鉆孔的抽采情況，高抽巷層位應當處在裂隙帶最大高度為43.33～78.19m的范圍內。

2）由于鋪設到1307工作面高抽巷的抽放管路較長，管路阻力大，負壓沿程損失較大，無法形成高負壓抽放的局面，根據實際情況，目前巷口合理的瓦斯抽放負壓可以在5～7 kPa之間。

3）采取了1307工作面高抽巷與底抽巷貫通，對高抽巷道全程密閉抽，以及高抽巷抽采調控技術等措施對高抽巷進行了優化。

[1]王林.銅川焦坪礦區頂板走向高抽巷合理層位研究[D].焦作:河南理工大學，2009.

[2]劉唐圣.綜放面走向高抽巷參數的確定與數值模擬實驗[D].太原:太原理工大學，2013.

[3]劉楚.基于工作面采場瓦斯濃度分布的工作面頂板高抽巷位置優選研究[D].太原:太原理工大學，2013.

[4]秦帥.高瓦斯綜放面走向高抽巷布置與抽采技術研究[D].徐州：中國礦業大學，2014.

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[6]顧八信,許詳生,龔世偉，等.底板抽放巷在瓦斯綜合治理中的應用[J].礦業安全與環保，2004(S1):16-20.

[7]劉澤功,袁亮,戴廣龍,等.采場覆巖裂隙特征研究及在瓦斯抽放中應用[J].安徽理工大學學報(自然科學版)，2004(4):10-15.

[8]涂敏.潘謝礦區采動巖體裂隙發育高度的研究[J].煤炭學報，2004(6):641-645.

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[10]李學來,劉見中.瓦斯災害治理新技術[J].中國安全科學學報，2004(7):104-107.

Gas Drainage Technology of One-face-four-roadway in Zhaozhuang Mine

SONG Bin
(Zhaozhuang Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng 048000,China)

To solve low gas drainage rate,low gas concentration,and difficult drilling in No.3 coal seam in Zhaozhuangmine,floor drainage roadway was used to eliminate the outburst hazards of double-roadway driving face.Meanwhile,with high drainage roadway,the gas drainage concentration and rate were increased.The drainage way of the high drainage roadway was optimized,which verified the feasibility of one-face-four-roadway ventilation.Finally,a set of gas ventilation and control technologies on one-face-four-roadway were established,which could guarantee the safe production of Zhaozhuang Mine.

one-face-four-roadway;gas drainage;high drainage roadway;floor drainage roadway

TD712

A

1672-5050（2015）05-0011-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.005

（編輯：樊敏）

2015-03-19

宋斌(1978-)，男，河北灤縣人，碩士研究生，高級工程師，從事煤礦管理工作。