劉家梁礦5#煤層瓦斯抽放技術(shù)研究與應(yīng)用

李旭紅

（大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電公司劉家梁煤礦，山西 忻州 034110）

大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電公司劉家梁煤礦煤質(zhì)松軟，屬于比較典型的“三軟”煤層。由于工作面推進(jìn)，開(kāi)采深度增加，導(dǎo)致瓦斯梯度也發(fā)生了一定的變化。為有效治理瓦斯，結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際，研究應(yīng)用底抽巷瓦斯抽放技術(shù)，取得了預(yù)期效果。

1 劉家梁煤礦概述

大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電公司劉家梁煤礦5#煤層位于本溪組中部，煤層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，斷層較多且密集，煤層平均厚度約9.70m，煤層傾角11°，核定生產(chǎn)能力2.40Mt/a。

劉家梁煤礦采用走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤工藝，采高為2.5m，放頂煤高為7.5m，采放比為1:3，全部垮落法管理頂板。割煤方式為往返一次進(jìn)一刀，移架步距為0.6m，回采率為0.83。礦井通風(fēng)方式為中央分列式，有2個(gè)進(jìn)風(fēng)井和2個(gè)回風(fēng)井共4個(gè)井筒，采煤工作面獨(dú)立通風(fēng)。主要通風(fēng)參數(shù)如下表1所示。

表1 劉家梁煤礦主要通風(fēng)參數(shù)

劉家梁煤礦5#煤層瓦斯具有“兩高”、“兩低”、“兩快”、“兩難”的特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)測(cè)定，瓦斯壓力大約為 0.3～0.71MPa，瓦斯含量大約為 4.19～7.24m3/t，屬于高瓦斯煤層；煤層透氣系數(shù)和堅(jiān)固性系數(shù)都比較低；放散初速度很快，而且鉆孔流量衰減快；成孔難、抽采難。

巷道掘進(jìn)主要采用風(fēng)鎬掘進(jìn)式，支護(hù)方式為支設(shè)鐵腿鐵梁。在5#煤層采掘過(guò)程中，高濃度瓦斯大量涌出，對(duì)煤炭安全高效生產(chǎn)造成很大的不利影響，因此，必須采取瓦斯抽放治理。

2 煤層瓦斯抽放方法分析

劉家梁煤礦針對(duì)瓦斯壓力大、涌出量大的問(wèn)題采取了很多辦法，如通過(guò)巷道兩幫開(kāi)鉆場(chǎng)，一邊掘進(jìn)一邊抽放；還有工作面上隅角埋管，一邊回采一邊抽放等方法。但是，隨著開(kāi)采深度增加，瓦斯涌出量不斷增加，邊掘邊抽、邊采邊抽的方法難以及時(shí)應(yīng)對(duì)瓦斯超限的情況，處理方法單一，給生產(chǎn)帶來(lái)很大的影響。

除此之外，由于與5#煤層臨近的3#煤層和6#煤層都是不可采煤層，所以沒(méi)有開(kāi)采保護(hù)煤層。通過(guò)底抽巷向上鉆孔，開(kāi)鉆位置是巖石，成孔質(zhì)量好，排渣也較方便，這樣將底抽巷布置在6#煤層，能保證巷道快速形成，大幅度降低施工成本。封孔利用BFK-10/1.2Q型煤礦用氣動(dòng)封孔泵，同樣在巖石部位進(jìn)行封孔，水泥砂漿通過(guò)Ф38.1mm的鋼管注入，確保封孔密封性。

分析證明，通過(guò)底抽巷施工進(jìn)行開(kāi)采層瓦斯預(yù)抽放，可以將高瓦斯區(qū)域變?yōu)榈屯咚箙^(qū)域，達(dá)到更好的瓦斯治理效果，為煤炭開(kāi)采提供好的條件。

3 底抽巷瓦斯抽放技術(shù)研究

3.1 掘進(jìn)期間的瓦斯抽放

掘進(jìn)期間瓦斯抽放示意圖如圖1所示，進(jìn)行掘進(jìn)時(shí)，要在5134底抽巷上、下幫每間隔30m的位置布置一個(gè)深×寬×高=4×4×3m的鉆場(chǎng)，同時(shí)上下兩幫鉆場(chǎng)要采取交錯(cuò)布置的方式。5134底抽巷幫每個(gè)鉆場(chǎng)打21個(gè)向上孔，下幫每個(gè)鉆場(chǎng)打18個(gè)向上孔，鉆孔深度為16～70m。這樣，對(duì)5134采掘工作面涌出瓦斯進(jìn)行抽放，減小工作面瓦斯壓力，減少工作面瓦斯涌出。

具體的瓦斯預(yù)抽放時(shí)間為四個(gè)月以上，通過(guò)卸壓和減少涌出確保工作面的掘進(jìn)速度。如果遇到接續(xù)緊張的情況，則要調(diào)整鉆孔，增加長(zhǎng)鉆孔（100m以上）來(lái)確保預(yù)抽時(shí)間。前面已經(jīng)介紹，5#煤層透氣性較小，因此瓦斯含量衰減很快，5d左右瓦斯?jié)舛染涂梢韵陆档?%左右。因此，要停止抽放一周左右的時(shí)間，這樣瓦斯?jié)舛葧?huì)再次上升到30%左右，可以繼續(xù)抽放。最終實(shí)現(xiàn)瓦斯?jié)舛确弦?guī)程要求，正常進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)。

3.2 回采期間的瓦斯抽放

回采期間，通過(guò)底抽巷向上鉆孔，對(duì)5#煤層涌出瓦斯進(jìn)行預(yù)抽放，預(yù)抽時(shí)間為六個(gè)月以上。同時(shí)，對(duì)裂隙帶進(jìn)行瓦斯抽放能夠有效解決工作面上隅角瓦斯積聚。底抽巷和瓦斯抽放層存在6m左右的間距，因此要注意加強(qiáng)頂板支護(hù)。

圖1 底抽巷瓦斯抽放技術(shù)示意圖

4 瓦斯抽放效果

4.1 掘進(jìn)工作面治理效果

劉家梁煤礦5#煤層采用底巷預(yù)抽放，順利解決了掘進(jìn)過(guò)程中瓦斯涌出量大、濃度超限問(wèn)題。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量，瓦斯抽放率達(dá)41%，原煤瓦斯含量4.1m3/t，降幅51.5%；瓦斯體積分?jǐn)?shù)下降0.16%，下降幅度為29.6%。從上述數(shù)據(jù)可以看出，瓦斯治理效果明顯。

4.2 回采工作面治理效果

劉家梁煤礦5133綜放工作面、5134綜放工作面瓦斯抽放率為68%，上隅角瓦斯體積下降0.41%，下降幅度為35.7%；回風(fēng)流瓦斯體積下降0.21%，下降幅度為33.9%。從上述數(shù)據(jù)可以看出，通過(guò)瓦斯治理確保了安全開(kāi)采。

4.3 區(qū)域綜合治理效果

通過(guò)掘進(jìn)和回采期間瓦斯抽采，劉家梁煤礦5#煤層瓦斯治理取得較好效果。瓦斯綜合治理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表2所示。

表2 劉家梁煤礦5#煤層瓦斯綜合治理數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語(yǔ)

（1）本文針對(duì)劉家梁煤礦在采掘過(guò)程中出現(xiàn)的瓦斯涌出量增大、瓦斯?jié)舛瘸薜葐?wèn)題，分析了不同的瓦斯抽放方法，并確定了底抽巷瓦斯預(yù)抽放方法，從掘進(jìn)期間和回采期間兩個(gè)方面進(jìn)行了應(yīng)用，取得了較好效果。

（2）實(shí)踐證明，通過(guò)瓦斯治理后，掘進(jìn)工作面瓦斯含量下降51.5%，瓦斯體積分?jǐn)?shù)下降幅度29.6%；綜放工作面上隅角瓦斯體積下降幅度35.7%，回風(fēng)流瓦斯體積下降幅度為33.9%。瓦斯治理效果明顯。