淺談高河煤礦高抽巷的布置及瓦斯抽放效果

李 欣

（潞安集團高河能源有限公司，山西 長治 047100）

0 引 言

高河煤礦位于沁水煤田東部，是潞安集團和美國亞美大陸煤炭有限公司聯合建設的高產高效礦井，礦井主采二疊系3#煤層，設計產能600萬t/a。根據山西省煤炭工業廳2011年度瓦斯鑒定結果，高河煤礦瓦斯絕對涌出量96.87m3/min，瓦斯相對涌出量31.08m3/min，屬于高瓦斯礦井。W1309工作面位于高河礦井東一盤區，主采3#煤層，煤層均厚7.1m，煤層傾角3°～15°，可采儲量349萬t，日平均產量9439t，采用綜采放頂煤采煤工藝，頂板管理采用全部垮落法。依據工作面回采設計，W1309工作面絕對瓦斯涌出量57.4m3/min，從瓦斯防突角度要求，采掘面煤層瓦斯含量應當控制在小于8m3/min[1]，根據已有地質條件及瓦斯涌出量，W1309工作面采用“三進一回”偏“Y”型通風系統，瓦斯抽排采用“Y+高抽巷”瓦斯治理模式。

本文以W1309高抽巷Ⅱ段為例，從高抽巷的層位、抽采純量、抽采占比等幾個方面對高抽巷不同回采階段的抽采效果進行分析，并對其運行特征進行簡單描述。

1 W1309高抽巷Ⅱ段設計

高抽巷層位決定了高抽巷在工作面回采期間的瓦斯抽采效果[2-4]，根據高河礦采空區形成的裂隙帶和冒落帶發育高度及波及范圍，以及煤層頂板的巖性特征，確定W1309高抽巷高度設計為垂直層位距煤層頂板20.6m～45.25m，見圖1。水平層位內錯回風順槽40.4m，巷道全長620.4m，全錨網支護，巷道口打設兩道密閉，埋設兩趟Φ500mm瓦斯管。工作面回采初期采用南翼泵站低負壓系統單臺泵、兩趟Φ355mm瓦斯管帶抽裂隙帶鉆孔抽采瓦斯，之后采用南翼泵站低負壓系統兩臺泵、三趟Φ355mm瓦斯管帶抽高抽巷和裂隙帶鉆孔抽排瓦斯，后期采用地面泵站低負壓系統一趟Φ500mm和三趟Φ355mm瓦斯管與密閉預埋瓦斯管連接，由南翼泵站低負壓系統和地面泵站低負壓系統直接抽采。

圖1 W1309高抽巷Ⅱ段各階段剖面對照圖

2 W1309高抽巷Ⅱ段的運行情況

高河礦W1309高抽巷Ⅱ段瓦斯抽采分為5個階段，各階段布局及運行情況見圖1和圖2：

圖2 高抽巷各階段運行參數示意圖

1）第一階段（Ⅰ）回采距離0-88m，高抽巷距煤層頂板距離為27.98m-28.47m，抽采方式為雙U+裂隙帶鉆孔，（工作面老頂垮落前，高抽巷未發揮作用）單臺泵兩趟Φ355mm管路接抽頂板裂隙帶鉆孔。第一階段工作面絕對瓦斯涌出量為43.2 m3/min，風排瓦斯涌出量為34.56 m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為2.54 m3/min，高抽巷瓦斯抽采量占總涌出量比例為5.88%。

2）第二階段（Ⅱ）回采距離88m-304m，高抽巷距煤層頂板距離為28.47m-33.84m，抽采方式為雙U+高抽巷系統+裂隙帶鉆孔，兩臺泵三趟Φ355mm瓦斯管，一趟Φ355mm瓦斯管帶抽高抽巷。第二階段工作面絕對瓦斯涌出量為48.47m3/min，風排瓦斯涌出量為29.69m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為12.91m3/min，占總涌出量比例為26.64%。

3）第三階段（Ⅲ）回采距離304m-316m，高抽巷距煤層頂板距離為33.84m-34.69m，抽采方式為雙U+高抽巷系統，南翼泵站兩臺泵、兩趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第三階段工作面絕對瓦斯涌出量為53.2m3/min，風排瓦斯涌出量為30.54m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為20.56m3/min，占總涌出量比例為38.65%。

4）第四階段（Ⅳ）回采距離316m-362m，高抽巷距煤層頂板距離為34.69m-39.61m，抽采方式為雙U+高抽巷系統，南翼泵站兩臺泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第四階段工作面絕對瓦斯涌出量為53.06m3/min，風排瓦斯涌出量為22.94m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為28.01m3/min，占總涌出量比例為52.79%。

5）第五階段（Ⅴ）回采距離362m-460m-581m，高抽巷距煤層頂板距離為39.61m-45.21-25.01m，抽采方式為三進一回（偏Y型）+高抽巷系統，南翼泵站兩臺泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一臺泵、一趟Φ500mm瓦斯管帶抽高抽巷。第五階段工作面絕對瓦斯涌出量為51.08m3/min，風排瓦斯涌出量為21.8m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量為26.41m3/min，占總涌出量比例為51.70%。

3 高抽巷的運行特征描述

3.1 抽采純量與混合流量的關系

W1309高抽巷各階段的抽采純量與混合流量之間呈現正相關關系，即當混合流量增加時，抽采純量也在增加，見圖3。W1309工作面回采初期，采空區未與高抽巷形成聯系，此時高抽巷未發揮作用，此時混合流量為68.55m3/min，高抽巷抽采純量僅為2.54m3/min，占總涌出量比例為5.88%。隨著工作面的逐漸推進，采空區頂板發生垮落，高抽巷與采空區開始發生溝通，高抽巷作用逐步開始發揮，混合流量也不斷增加，高抽巷抽采純量逐漸增大。待采空區頂板垮落穩定，高抽巷與采空區徹底貫通，高抽巷抽采純量平均為28.01m3/min，抽放作用達到最大，混合流量也達到最大值478m3/min。之后隨著高抽巷抽采系統的不斷完善，抽放純量與混合流量逐漸趨于穩定，抽放效果呈現平穩。

圖3 W1309高抽巷各階段的抽采純量與混合流量關系

3.2 抽采純量與產量的關系

高抽巷的抽采純量與W1309工作面日產量之間的關系，見圖4：抽采純量與日產量之間整體呈現正相關關系，即產量增大，抽采純量增加，產量降低，抽采純量隨之減少，但抽采純量的變化滯后于日產量變化。但是在工作面回采初期，高抽巷作用沒有開始發揮，日產量與抽采純量之間不存在明顯的特征關系。工作面日產量的大小直接關系到采空區瓦斯涌出量的大小，兩者呈正相關關系，隨著采空區與高抽巷的聯系程度加大，高抽巷作用逐漸發揮，在抽放條件穩定的基礎下，高抽巷的抽采純量與采空區瓦斯涌出量大小呈正比。但日產量對瓦斯涌出量的影響與高抽巷的抽采作用之間存在一定的時間差，造成高抽巷抽采純量變化滯后于日產量變化。

圖4 工作面日產量與高抽巷抽采純量關系圖

4 結 論

1）高河礦W1309工作面高抽巷距離回風順槽水平距離為40.4m，高抽巷距離煤層頂板垂直距離34.69-45.21m，高抽巷抽放瓦斯效果最好。

2）高抽巷抽放瓦斯純量與混合流量、工作面日產量呈正相關關系，但瓦斯純量變化滯后于工作面日產量。

3）W1309工作面采用“Y+高抽巷”瓦斯抽采模式，在工作面回采階段，工作面瓦斯濃度保持在8.0m3/t以下，最小為2.1m3/t，瓦斯抽采效果明顯，有力保障了工作面的安全高效回采。