近距離保護層開采卸壓抽采技術研究與應用

摘要：五礦己組煤開采期間，己15與己16-17煤層間距較小，己16-17煤層大量卸壓瓦斯涌出，嚴重制約工作面安全生產。己15-23230工作面不具備施工瓦斯專排巷條件，回風系統阻力較大，回采期間風量調節難度較大，選擇底板卸壓抽采、采面斜交卸壓鉆孔抽采、采空區卸壓抽采等技術，對被保護層卸壓瓦斯進行分流抽采，達到降低被保護層絕對瓦斯涌出量，從而實現煤與瓦斯安全高效共采。

關鍵詞：近距離保護層；卸壓抽采；瓦斯治理；安全高效

一、礦井概況

五礦井田面積31.4km2，主采己15和己16-17煤層為突出煤層。開拓方式為立井、斜井綜合開拓，現二個生產采區，即己三采區、己三下延采區。

二、實施地點工作面概況

己15-23230為保護層工作面，走向1010m，寬189m，煤厚1.4m，儲量43萬噸。標高-550～-645m，最大埋深876m，煤層傾向NE35--45 o，走向125--135 o，傾角7--9o，距下部的己16-17煤層間距為6-11m。

三、瓦斯來源分析

（1）固定煤壁瓦斯涌出測定情況。通過圓盤（壁罩）式測定煤壁瓦斯涌出規律法和淺炮眼測定煤壁瓦斯涌出規律法測定了五礦己組煤層瓦斯涌出規律。結果見圖1。主要原因是底板己16、17 煤層通過夾矸涌入掘進巷道，影響掘進安全。

（2）現場實測瓦斯涌出情況。在工作面掘進至700m位置時，自工作面迎頭向后每200m設一組觀測點，巷道工作面以后100m范圍內，掘進迎頭的瓦斯涌出量不大，說明瓦斯由巷道底板和兩幫大量涌入掘進面，本煤層瓦斯涌出量較小。如表1。

（3）瓦斯來源分析結果。己15煤層的瓦斯主要來源于被保護層己16-17煤層的瓦斯，己16-17煤層的瓦斯通過夾矸的軟巖滲透到己15煤層煤層中，因此，治理己15煤層瓦斯必須對己16-17煤層中的瓦斯進行綜合治理。

四、技術方案

工作面計劃月產7萬噸，月推進150m，經計算絕對瓦斯涌出量為38.26m3/min。根據瓦斯涌出規律，采取下列卸壓抽采技術進行瓦斯綜合治理。

（1）底板穿層鉆孔預抽。鉆孔4米一排，每排2個，俯角30度，孔深以穿透己16-17煤層進入底板0.5m為準。孔深設計27m，巖石段約20m，設計鉆孔688個。

（2）傾向穿層鉆孔預抽。在風、機巷向采面回采區域下方己16-17煤層施工。鉆孔設計間距3m，孔深60m，風巷鉆孔俯角20°，方位53°，設計377孔。機巷鉆孔俯角4°，方位233°，設計326孔。如圖2。

（3）穿層斜交鉆孔卸壓抽采。風、機巷設計施工穿層斜交卸壓預抽鉆孔，間距6～10m，孔深100m。機巷方位173°～193°，俯角3～5°，共106～178個；風巷方位93°～113°，俯角10°～12°，共106～178個。如圖3。

（4）采空區卸壓抽采。直接在己15-23230回風鋪設專用管路插管上隅角進行采空區卸壓瓦斯抽采。抽采管沿頂吊掛，埋壓深度1.5～8m。

五、抽采設備

穿層卸壓抽采300mm抽采管路，選用己三-650抽采站150m3/min的2BEC-42型抽采泵，2抽一備。

采空區卸壓抽采500mm抽采管路，選用地面抽采站450m3/min的CBF-710（A）型抽采泵，一抽一備。

六、抽采效果

（1）底板穿層卸壓抽采效果。瓦斯抽采濃度3.2～4.1%，抽采純流量2.9～4.0 m3/min，靜態下回風流瓦斯濃度降到0.45%以下，落煤期間最大瓦斯濃度為0.6%。

（2）穿層斜交鉆孔卸壓抽采效果。鉆孔在距采煤工作面150～160m時，抽采濃度明顯增大，最高100%。回采期間，機巷抽采濃度3～10%，抽采流量25～35m3/min，抽采純流量1～3.5%。

（3）采空區抽采效果。采面回采期間，風巷鋪兩趟Φ500mm采空區抽采系統，抽采濃度6～8%，流量350～410m3/min，抽采純量21～32m3/min，配合上封下堵等瓦斯治理措施，有效解決了采空區卸壓瓦斯涌出。

（4）綜合分析。實際生產中風排瓦斯7～9m3/min，實施卸壓抽采后，底板穿層鉆孔抽采瓦斯1～2m3/min，保證了安全掘進；穿層斜交卸壓抽采瓦斯1～3.5 m3/min，采空區卸壓抽采瓦斯21～32m3/min。生產期間，回風巷瓦斯濃度控制在0.3～0.5%之間，達到瓦斯治理效果。

七、結語

（1）實施底板穿層卸壓瓦斯抽采后，掘進期間絕對瓦斯涌出量有效地控制在2.5m3/min以下；

（2）執行穿層斜交卸壓抽采和采空區卸壓抽采后，回采期間工作面靜態下瓦斯濃度控制在0.5%以下，確保了工作面安全回采；

（3）回采期間，最高月推進度125m，平均月回采面積2萬m2；月解放煤量達到11萬噸。

參考文獻：

[1] 國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.《防治煤與瓦斯突出規定》.煤炭工業出版社.2009.7

[2] 吳中立.《礦井通風安全》.中國礦業大學出版社.1989.7

[3] 河南理工大學，平煤股份五礦.《五礦礦井地質報告》.2007.12

（作者單位：平頂山天安煤業股份有限公司五礦）