W2307綜采放頂煤工作面瓦斯抽采應(yīng)用與分析

何亞軍

（潞安集團高河能源有限公司抽采部，山西 長治 046000）

為加強高河煤礦W2307工作面瓦斯治理，做到多措并舉、應(yīng)抽盡抽、抽采達(dá)標(biāo)，杜絕工作面回采時發(fā)生瓦斯事故，保證工作面高產(chǎn)高效的回采，針對工作面布置和瓦斯賦存情況，結(jié)合相關(guān)瓦斯治理研究文獻(xiàn)資料[1-5]，提出W2307工作面瓦斯抽采設(shè)計并進(jìn)行實施。

1 工作面概況

W2307工作面所采為3號煤層，賦存于二疊系山西組地層中，為瀉湖相沉積。該工作面處于小關(guān)向斜構(gòu)造區(qū)域，煤層厚度穩(wěn)定，煤厚6.2～7.0m，平均6.6m。全煤間夾有一層炭質(zhì)泥巖夾矸，厚度0.10～0.35m，平均0.20m。煤層傾角為1°～9°，平均4°。煤層埋深495.541～531.947m，距9#煤層平均距離65.4m。工作面按兩進(jìn)一回布置，W2307工作面切眼長度300m，膠帶巷長1047m，進(jìn)風(fēng)巷全長995m，與高抽巷水平間隔45m，高抽巷全長930m，回風(fēng)順槽全長1055m。W2307工作面按兩進(jìn)一回布置，即膠帶順槽、進(jìn)風(fēng)順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽回風(fēng)。

2 工作面瓦斯情況

依據(jù)高河煤礦3#煤層抽放參數(shù)測定研究報告分析可知，W2307工作面掘進(jìn)期間瓦斯含量最大值在W2307膠帶順槽回風(fēng)聯(lián)巷往里291.5m處，該處瓦斯含量最大值為7.4719m3/t，可解析瓦斯含量為4.5467m3/t，瓦斯壓力為0.321MPa，瓦斯抽采鉆孔抽采半徑為1.5m。W2307工作面原始瓦斯含量最大值為10m3/t，工作面瓦斯儲量為2245.1萬m3。

3 瓦斯抽采措施

3.1 抽采方法及簡介

工作面本煤層采用的抽采方法主要是本煤層順層鉆孔預(yù)抽+高抽巷采空區(qū)抽采+水力造穴鉆孔+二氧化碳預(yù)裂鉆孔瓦斯抽采。

本煤層順層鉆孔：W2307膠帶順槽、進(jìn)風(fēng)順槽設(shè)計施工為雙排鉆孔，鉆孔深度160m，鉆孔孔徑94mm，開孔高度分別為2m和2.5m，單排鉆孔間距3.4m，施工鉆孔為306個，施工進(jìn)尺48960m。本工作面預(yù)抽鉆孔布置圖如圖1所示。

水力造穴：采用專用鉆機進(jìn)行施工，正常打鉆至規(guī)定深度后開始進(jìn)行造穴準(zhǔn)備工作。（1）先將鉆桿后退3m（一根1.5m，即后退兩根鉆桿），將履帶式清水泵站壓力調(diào)整到15～18MPa，鉆機保持低速旋轉(zhuǎn)，緩慢前后1m范圍內(nèi)往復(fù)推拉鉆桿，根據(jù)出煤量決定造穴時長（20min左右），停止造穴。（2）將鉆桿后退6m（一根1.5m，即后退四根鉆桿），再次進(jìn)行打鉆造穴，單個鉆孔共計造穴13個。（3）鉆桿退至距離孔口20m時，停止造穴工作，退出剩余鉆桿，封孔連接抽放系統(tǒng)。

二氧化碳預(yù)裂鉆孔：在距切眼300m范圍內(nèi)本煤層間隔約10m，利用本煤層預(yù)抽鉆孔進(jìn)行二氧化碳?xì)庀鄩毫衙簩釉鐾?，之后在壓裂孔間隙的位置進(jìn)行普通鉆孔補孔施工。

高抽巷采空區(qū)抽采：W2307工作面高抽巷道斷面為矩形，凈寬3000mm，凈高2800mm，凈斷面8.4m2，W2307工作面高抽巷敷設(shè)兩趟Φ500瓦斯不銹鋼管路，用于高抽巷瓦斯抽采工作。

W2307膠帶順槽及進(jìn)風(fēng)順槽距切眼300m范圍內(nèi)設(shè)計采用瓦斯快速抽采模式，即水力造穴鉆孔、二氧化碳預(yù)裂鉆孔、普通鉆孔結(jié)合抽采，設(shè)計每10m施工2個造穴鉆孔、1個二氧化碳預(yù)裂鉆孔及2個普通預(yù)抽鉆孔。各順槽設(shè)計鉆孔150個，進(jìn)尺10950m。水力造穴鉆孔設(shè)計圖如圖2所示。

圖1 工作面預(yù)抽鉆孔布置圖

圖2 水力造穴鉆孔設(shè)計圖

3.2 評判區(qū)域瓦斯抽采采取的綜合措施

W2307工作面距切眼300m范圍以外采用本煤層順層鉆孔預(yù)抽，距切眼300m范圍以內(nèi)采用CO2預(yù)裂、水力造穴及本煤層預(yù)抽鉆孔、高抽巷采空區(qū)抽采相結(jié)合的瓦斯抽采模式，鉆孔采用兩堵一注水泥帶壓封孔工藝，并網(wǎng)采用抽新型并網(wǎng)快接工藝。

4 抽采效果評價

4.1 預(yù)抽達(dá)標(biāo)評判單元劃分

將W2307工作面分為以下3個評價單元：

第一評價單元為W2307工作面走向長度300m，傾向長度300m（回采里程0～300m）。該區(qū)域最長抽采時間172d，最短抽采時間145d，η1=（172-145）/172=15.7%，該區(qū)域為CO2預(yù)裂、水力造穴、本煤層預(yù)抽相結(jié)合瓦斯抽采模式。

第二評價單元為2307工作面走向長度300m，傾向長度260m（回采里程300～560m）。該區(qū)域最長抽采時間225d，最短抽采時間172d，η2=（225-172）/225=23.6%。

第三評價單元為W2307工作面走向長度300m ，傾向長度250m（回采里程560～810m）。該區(qū)域最長抽采時間230d，最短抽采時間165d，η3=（230-165）/230=28.26%。

W2307工作面膠帶側(cè)預(yù)抽平均抽采量為9.8m3/min，抽采230d，累計抽采瓦斯量為3259134.29m3。

W2307工作面進(jìn)風(fēng)側(cè)預(yù)抽平均抽采量為12.29m3/min，抽采225d，累計抽采3983386.36m3。

工作面純流量為22.09m3/min，單孔平均純瓦斯流量0.026m3/min，共抽放瓦斯量7242520.65m3。

4.2 預(yù)抽瓦斯效果

W2307工作面為非突出煤層，非突出煤層的測定必須滿足表1要求。

表1 采煤工作面回采前可解吸瓦斯含量指標(biāo)

W2307工作面取樣含量測定結(jié)果如圖3所示。分析可知，所測定的參數(shù)中可解吸瓦斯含量最大值為3.2095m3/t，小于回采要求的煤的可解吸瓦斯含量4.5m3/t，滿足日產(chǎn)量8000～10000t要求。

圖3 工作面瓦斯含量測定數(shù)據(jù)

5 結(jié)論

（1）高河煤礦W2307工作面瓦斯涌出量主要來自于開采層，工作面瓦斯抽采采用本煤層順層鉆孔預(yù)抽+高抽巷采空區(qū)抽采+水力造穴鉆孔+二氧化碳預(yù)裂鉆孔瓦斯抽采的綜合治理方式。

（2）通過瓦斯抽采后，煤的可解吸瓦斯含量實測最大值為4.4667m3/t，小于回采要求的煤的可解吸瓦斯含量4.5m3/t，W2307工作面抽采達(dá)標(biāo)，滿足回采要求。