吉寧礦2104綜采工作面瓦斯抽采方式及效果分析

張紅寧

（山西省鄉寧縣安全生產監督管理局，山西 鄉寧 042100）

0 引言

吉寧礦屬于高瓦斯礦井，2018年7月最新的瓦斯含量量測定得出絕對與相對瓦斯涌出量分別為76.9m3/min和11.92m3/t。為了滿足井下瓦斯抽采要求，該礦工業廣場的永久瓦斯抽采站購置并安設了4臺電機功率和額定流量分別為900kW和700m3/min的2BEC80型真空抽采泵，其中兩臺高負壓，兩臺低負壓，分別一用一備，每臺泵都安裝了“三防”裝置及管道在線監測系統。

通過管路布設，工業廣場的永久瓦斯抽采站形成了形成高壓與低壓相結合的雙抽采系統。其中高壓抽采的主管路材質為Φ720mm環氧涂層鋼管，全長2643m，支管采用Φ426mm環氧涂層螺旋鋼管、Φ219mm螺旋鋼管；低負壓抽采主管路采用Φ630mm環氧涂層螺旋鋼管，全長2543m，支管采用Φ426mm環氧涂層螺旋鋼管。目前，高壓抽采系統的抽采負壓為23kPa，瓦斯濃度監測值為32%，純量監測值為44m3/min；低壓抽采系統的抽采負壓為22kPa，瓦斯濃度監測值為1%，純量監測值為2.1m3/min。

1 工作面概況

2104綜采工作面長度方向沿2#煤層走向布置，布置了一條負責進風的軌道順槽和一條負責回風的膠帶運輸順槽。該工作面所用的采煤機落煤型號為MG900/2300-WD，采煤方法為走向長壁綜合機械化一次采全高，采高最高6.0m，最低4.0m，循環進度0.8m，采空區自然垮落。

2104工作面回采2#煤層，平均可采長度為1046m；煤層厚度5.1～7.00m，平均6.0m，容重1.4t/m3。根據最新的礦井瓦斯涌出量測定結果和臨近已采工作面的瓦斯監測結果，預計該工作面的瓦斯絕對涌出量和相對涌出量分別為56.8m3/min和17.22m3/t，因此，必須在回采前后采取相應的抽采治理措施，確保安全。

2104工作面水文地質條件中等，全區帶壓開采，該區2#煤層底板標高274～310m，地層奧灰水的靜水位標高為387.25m，最大帶壓1.11MPa，突水系數為0.019MPa/m，低于受構造破壞段的臨界突水系數值0.06MPa/m，屬于帶壓開采的相對安全范圍，預計正常涌水量和最大涌水量分別為200m3/d和280m3/d。

2 瓦斯綜合治理方式

根據吉寧礦的礦井瓦斯等級和2104工作面的瓦斯含量預測結果，目前該工作面采用綜合抽采方法治理瓦斯，即本煤層鉆孔邊采邊抽、邁步式掘進預抽、采場上覆巖層裂隙鉆孔抽采、工作面順槽上隅角插管抽放等方式[1][2]。

2.1 掘進預抽

2104軌道順槽采取了正前預抽及淺孔截流鉆孔抽采的治理措施。掘進預抽鉆孔共布置9個，設計深度200m，鉆孔抽放范圍輻射2104軌道順槽正前200m巷道及巷道兩幫各15m。

淺孔截流鉆孔垂直于巷道走向，往2102工作面方向每隔6m施工1個鉆孔，鉆孔設計深度60米，對巷道煤壁進行抽放，以減少巷幫煤壁的瓦斯涌出量[3]。

2.2 本煤層預抽

2104膠帶順槽采取了正前預抽及本煤層鉆孔抽采的治理措施。掘進預抽鉆孔共布置11個，設計深度300m，鉆孔抽放范圍輻射2104膠帶順槽正前300m巷道及巷道兩幫各15m。

本煤層鉆孔垂直于巷道走向，往2104軌道順槽方向每隔3m施工1個鉆孔，鉆孔呈雙排交叉布置方式，鉆孔設計深度180m，既提前對回采煤體進行了抽放，也有效減少了巷幫煤壁的瓦斯涌出量。

2.3 高位集群鉆孔抽放參數

2104綜采工作面的高位集群鉆孔布置方式借鑒了相鄰已回采2101回風順槽高位鉆孔的抽采經驗，高位鉆的抽采區域為5～8倍采高范圍（即采場上覆巖層的裂隙帶范圍）。

2104綜采工作面的高位集群鉆孔布置于2106膠帶順槽內，第一組高位集群鉆孔位于2106膠帶順槽里程1220m位置，共布置了27組覆蓋采煤區域，其中1#鉆場布置了10個高位抽采鉆孔，2～27#鉆場均布置了6個抽采鉆孔，相鄰鉆場之間的距離為40m，鉆孔可覆蓋2104工作面的順槽上隅角以及切眼方向40m范圍，鉆孔直徑為Φ94mm，終孔位置在煤層頂板上方5～8倍的采高范圍[4]。

圖1 2104工作面高位集群抽放鉆孔布置圖

2.4 上隅角抽放鉆孔（煤柱孔）

2104上隅角鉆孔布置于2106膠帶順槽，用于抽放回采期間采空區低濃瓦斯，以減小工作面瓦斯涌出量。2104上隅角鉆孔第一組位于2106膠帶順槽里程1240m位置，共布置54組鉆孔，相鄰兩組鉆孔間距20m。每組設計施工4個鉆孔，垂直于巷道走向布置，終孔位置位于2104膠帶順槽頂板附近，鉆孔直徑為Φ170mm，單孔的深度為26m，共設計布置鉆孔216個。

孔號 方位角（與巷道中線夾角） 傾角 設計孔深 鉆孔直徑 開孔高度上排 90° 1～6° 26m 170mm 1.2m下排 90° 1～6° 26m 170mm 1.2m

圖2 2104工作面上隅角瓦斯抽放鉆孔布置示意圖

3 瓦斯抽采效果分析

1）抽采量。2104膠帶順槽區域預抽鉆孔共施工399個（含補孔），累計進尺52984m，其中成孔285個，傾角介于-3°至+3°之間。

2104膠帶順槽于2014年10月至2017年6月累計抽放956天，抽放量為1254879m3。

2）風排量2104工作面回采期間的實測最大絕對瓦斯涌出量為19.88m3/min，工作面監測的最大抽采量為8.87m3/min；割煤期間監測的順槽上隅角瓦斯最大量為0.7%，礦井整體平均抽采量為25.7m3/min。

綜合分析抽采量和風排量瓦斯，2104工作面的瓦斯抽采效果不僅達到了預期目的，而且滿足了安全回采的要求。

4 結語

吉寧井田斷層相對發育，地質構造中等，2#煤層的埋藏深度較大，壓力相對也較大，地溫基本正常，煤層頂底板圍巖以軟弱～較堅硬泥巖、砂質泥巖、砂巖為主，斷層發育地段煤層破壞程度較大，煤層正常地段破壞程度低，總體瓦斯含量相對高，故煤層埋深、壓力和瓦斯含量是影響2#煤層瓦斯突出的主要因素[5]。

因此，必須在回采前采取一系列有效的綜合治理瓦斯措施，只有在確保安全的前提下，方可進行采掘作業。