15245S工作面瓦斯抽采系統優化研究與實踐

代精宇

摘 要：為切實提升礦井瓦斯抽采能力，九龍礦地面瓦斯抽放泵房引進2臺吸氣量為245m3/min瓦斯抽放真空泵，配合原有4臺吸氣量為156m3/min瓦斯抽放真空泵一起使用。井下建有移動抽放泵站，配有2臺吸氣量為90m3/min移動瓦斯抽放真空泵。建立高、低負壓瓦斯抽采統，利用地面瓦斯抽放真空泵和井下移動瓦斯抽放真空泵抽采工作面高位鉆場、本煤層、上隅角、采空區瓦斯。逐步優化調整瓦斯抽采系統，提高抽采瓦斯效果，大大增加了瓦斯抽采率，保證抽采達標。

關鍵詞：瓦斯抽采；系統優化；研究實踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.038

1 引言

15245S工作面位于我礦北五采區，位于第3地質單元無突出危險區域內。工作面上順槽長為905 m，下順槽長為850 m，傾向長度為164m。上順槽運料和回風，下順槽出煤及進風。根據相鄰工作面回采情況，預計該工作面回采期間絕對瓦斯涌出量為5～15m3/min。采用高位鉆孔抽采、順層鉆孔抽采、采空區埋管抽采等方式進行瓦斯綜合治理，形成了采前、采中、采后成熟的抽采體系，對現有瓦斯抽采系統進行優化設計，以保證煤與瓦斯的高效共采[1]。

2 高位鉆孔抽采優化

高位鉆場間距為50m，共設計了18個高位鉆場。鉆場規格為：長×寬×高=6m×3.5 m×2.5 m。設計兩排鉆孔，鉆孔直徑94mm，孔深70m。每個鉆場設計16個鉆孔，鉆孔終孔位于2煤頂板以上10～30m，三花眼布置，處于工作面冒落帶與裂隙帶之間，解決工作面正常回采期間采空區瓦斯。封孔長度不小于15 m。在抽采過程中，施工鉆孔的位置、孔徑、長度、封孔技術等都是影響瓦斯抽采效率的因素。通過測算，鉆孔長度可由目前的70m加長為120 m 進行實驗，并且加長套管（ 即封孔的長度到20 m） ，條件允許的情況下實驗3排鉆孔。有效抽放時間在工作面切眼回采至高位鉆孔控制范圍內。抽采后，工作面風排瓦斯量將降至2～5m3/min。

3 順層攔截鉆孔抽采優化

隨著開采深度遞增，煤層的瓦斯含量及涌出量都呈現遞增趨勢，瓦斯壓力也有所增加[2]。在距回采工作面30m的下順槽，開始由里向外垂直煤壁施工順層攔截抽采鉆孔。鉆孔在煤層中部開孔，直徑94mm，孔深50m，鉆孔開孔間距8m，鉆孔施工完畢后，必須馬上封孔，并進行抽采，鉆孔長時間使用后失效。針對短孔失效情況，通過采用深孔短間距鉆孔布置方法進行布局，孔深全部設計為90m，孔間距設計為5m。順層攔截鉆孔的設計主要是針對抽放工作面煤體內的瓦斯，順層鉆孔抽采是煤礦預防瓦斯事故的重要措施之一[3]。有效抽放時在間工作面切眼回采至鉆孔附近結束抽采。抽采后，工作面煤體瓦斯含量將降至6m3/t以下。

4 上隅角、采空區埋管抽采優化

使用井下移動瓦斯抽放泵，接通工作面上順槽DN250 瓦斯管路到采空區，抽放采空區內泄壓瓦斯。DN250瓦斯管路另一端接一根8m長DN200埋線管，該埋線管插入工作面上隅角煤袋墻內1米，吊掛在上隅角頂板處，隨工作面回采，人工向外抽拉埋線管。此方法針對性強，方便操作，易于管理，抽采上隅角瓦斯混合量達40m3/min。抽采過程中，管路抽放負壓偶爾會出現明顯偏低情況，同時，伴隨泵站負壓明顯升高[4]。原因為抽采管路堵塞，為防止管路堵塞，在管路上安裝三通并加裝鐵絲網，定期清理鐵絲網上的雜物，保證抽采管路通暢。

5 瓦斯抽采系統現狀及優化措施

5.1 抽采系統現狀

（1）部分管路局部阻力過大，抽采負壓大。（2）高位鉆場中個別鉆孔喝風、漏氣，靠巷道側布置鉆孔出現幾率大，接抽后瓦斯濃度小、流量大，抽采純流量幾乎為零，長期處于關閉狀態，起不到應有的作用。（3）高位鉆孔和上隅角抽采解決不了工作面煤壁釋放瓦斯，工作面檢修班回風瓦斯濃度0.5%，出煤班回風瓦斯濃度0.65%，上順槽通風量1200m3/min，風排瓦斯量大。（4）工作面下順槽施工的順層攔截鉆孔，接抽后鉆孔瓦斯流量小，抽采瓦斯純量小。

5.2 原因分析

（1）主要原因是煤渣堆積、煤泥、有積水。（2）靠巷道側布置的鉆孔承載壓力大，圍巖破碎、裂隙多，封孔注漿時沒有反復加注封堵裂隙，導致鉆孔漏氣。（3）工作面煤壁瓦斯釋放大，隨采煤機割煤時涌出，導致回風瓦斯濃度升高。（4）順層鉆孔在煤體中施工，煤體松軟，容易破碎，鉆孔容易坍塌，透氣性差，鉆孔內的有效抽采距離短。

5.3 優化措施

（1）逐點排查局部阻力過大的地點，放水或清理煤渣、積塵，解決管路堵塞或半堵塞現象[5]。（2）設計鉆孔時調整方位角，適當偏向工作面一側；靠巷道側一個孔下通孔鋼管套皮；鉆孔施工結束后，反復注漿封孔，封堵鉆孔周圍裂隙，保證鉆孔不漏氣。（3）我礦調整生產班次，由原來3×8工作制改成4×6工作制，兩班生產兩班檢修。檢修班施工煤壁瓦斯釋放孔，每隔10米打一個孔，孔深15米，共施工15個，施工結束后連接抽采，降低了煤壁瓦斯釋放。（4）順層鉆孔高壓注水增透措施：順層鉆孔施工完畢后，利用井下供水系統，利用一臺加壓泵，使水壓達到10MPa，對工作面順層鉆孔進行注水，使煤體內裂隙、空隙重新分布，使原有裂隙擴大、貫通或形成新的裂縫，以此提高煤體的透氣性系數，從而加強抽采效果。

6 結束語

針對15245S工作面瓦斯大情況，利用高負壓瓦斯抽采系統抽卸壓鉆場瓦斯，低負壓瓦斯抽采系統、井下移動泵抽上隅角、煤壁、本煤層、采空區瓦斯，做到“應抽盡抽，多措并舉”。通過優化瓦斯抽采系統，增加瓦斯抽采量，提高了瓦斯抽采率，保證工作面正常生產。

參考文獻：

[1]邢媛媛，李影.高瓦斯礦井瓦斯抽采系統優化研究[J].中州煤炭，2015（05）：4-6.

[2]徐振信，左鑫，李光林等.礦井瓦斯抽采系統優化與利用[J]. 礦山天地，2013（01）：121-122.

[3]王凱，趙旭生，戴林超.順層瓦斯抽采鉆孔內負壓分布規律研究[J].煤礦安全，2014（05）：1-4.

[4]劉亮，郄利敏.井下瓦斯抽放參數分析及應用[J].內蒙古煤炭經濟，2016（23）：147.

[5]劉發義.趙莊煤礦瓦斯抽采系統優化研究[J].山西焦煤科技，2015

（07）：28-32.endprint