資源整合礦井采掘工作面瓦斯抽采技術(shù)

魁永成

（山西壽陽潞陽祥升煤業(yè)有限公司，山西 壽陽 045400）

資源整合礦井由于其地質(zhì)條件更為復(fù)雜，不同的礦井需采取不同的瓦斯治理技術(shù)措施，不同的工作面也需采取不同的瓦斯治理技術(shù)方案。因此，針對祥升煤礦15506 工作面掘進和回采實際情況，分別提出了掘進和回采期間的瓦斯抽放技術(shù)方案并加以實施，取得了明顯效果。

1 工程概況

祥升煤礦為資源整合礦井，屬于高瓦斯礦井。礦井目前開采15下煤層，上覆為3 號、6 號、8 號煤層。3 號煤層與6 號煤層層間距約為6.8～7.5m，6#煤層與8#煤層層間距約為7.25～7.85m，15下煤層與8 號煤層間距約為100m，15 下煤層距15 號煤層17.96m。15下煤瓦斯含量區(qū)間為6.5～9.5m3/t，殘存瓦斯含量為2.35m3/t，瓦斯壓力為0.4～0.8MPa，瓦斯放散初速度為17.17～20.08mmHg；煤塵具有爆炸危險，無自然發(fā)火傾向。15下煤層回采工作面瓦斯涌出量以鄰近層為主、開采層為輔，其中，鄰近層瓦斯涌出占52.63%，開采層瓦斯涌出占47.37%。

15506 工作面位于礦井井田東部，其北部為15505 工作面采空區(qū)。15506 工作面設(shè)計回采15下煤層，煤層平均厚度3.2m，傾角平均2°。工作面上覆為3 號、6 號、8 號煤采空區(qū)，地面標(biāo)高為+1153.5m，工作面標(biāo)高為+827～ +845m。工作面“U+高抽巷”形式布置，皮帶順槽長699m，軌道順槽長749m，切眼斜長179m，均沿煤層底板掘進。高抽巷布置在距15下煤層頂板約20～25m 處，采用內(nèi)錯式的布置方式，與軌道順槽的水平間距為20m。15506 工作面順槽巷道掘進期間預(yù)測瓦斯涌出量為4.35m3/min，工作面回采期間預(yù)測瓦斯相對涌出量為5.14m3/t，絕對涌出量為28.87m3/min。

2 掘進期間瓦斯治理

2.1 超前預(yù)抽

（1）定向預(yù)抽

在15506 工作面皮帶順槽巷道掘進前，提前在運輸大巷聯(lián)絡(luò)巷頂板布置2 個千米鉆機定向預(yù)抽鉆孔，用于抽采工作面皮帶順槽掘進期間的煤層瓦斯。鉆孔設(shè)計深度765m，孔徑100mm。1#鉆孔水平分布在距工作面皮帶順槽左巷幫3m，2#鉆孔水平分布在距右巷幫4m。鉆孔參數(shù)見表1。

表1 鉆孔布置示意圖

（2）模塊預(yù)抽鉆孔

在15505 軌道順槽靠近15506 工作面?zhèn)葞褪┕つK預(yù)抽鉆孔，用于抽采15506 軌道順槽掘進巷道內(nèi)的瓦斯。共布置有190 個鉆孔，鉆孔孔深40m，孔徑94mm，開孔高度1.5m，方位角0°，傾角0°。鉆孔布置如圖1 所示。

圖1 模塊預(yù)抽鉆孔布置示意圖

2.2 邊掘邊抽

掘進過程中對工作面瓦斯量進行實時監(jiān)測，若出現(xiàn)工作面絕對瓦斯涌出量≥3m3/min、百米巷道最高瓦斯涌出量達到0.5m3/min、治理瓦斯實際供風(fēng)量大于1000m3/min 和瓦斯含量≥6m3/t 四種情況時，必須實施邊掘邊抽。

15506 工作面順槽鉆場采用邁步鉆場布置，設(shè)計斷面為梯形斷面，里寬3m，外寬6m，深3m，與中線呈45°外偏角抹角，高度同掘進巷道一致。鉆場采用邁步布置，同側(cè)間隔100m，異側(cè)間隔50m。每個鉆場施工6 個鉆孔，直徑為94mm， 1#～6#孔深均為120m。鉆孔傾角與煤層走向一致。方位角1#、4#鉆孔為0°，2#、5#鉆孔為±2°，3#、6#鉆孔為±4°。 1#、3#、5#鉆孔開孔高度距底板1.3m，2#、4#、6#鉆孔開孔高度距底板1.5m。同排鉆孔間距0.5m。鉆孔布置如圖2 所示。

圖2 邊掘邊抽鉆孔布置圖

2.3 迎頭抽采

當(dāng)工作面瓦斯含量測定超過8m3/t，工作面迎頭布置8 個預(yù)抽鉆孔，預(yù)抽巷道前方掘進區(qū)域，覆蓋工作面前方兩側(cè)20m 范圍。上層鉆孔施工4 個，鉆孔高度為1.5m；下層鉆孔施工4 個，鉆孔高度為1m。上、下層第一個鉆孔距巷道前進左幫0.9m，同一層鉆孔間距0.7m，鉆孔方位角垂直迎頭煤墻，鉆孔深度120m，鉆孔傾角與煤層走向一致，保證整個鉆孔全煤。鉆孔布置如圖3 所示。

圖3 迎頭鉆孔布置圖

3 工作面瓦斯抽采

3.1 本煤層瓦斯抽采

15506 工作面標(biāo)高在+827～ +845m 之間，煤層傾角最大為2°。根據(jù)工作面兩順槽的傾角變化情況，確定軌順鉆孔傾角自-1°～0°之間，皮順鉆孔傾角在0°～2°之間，同時根據(jù)鉆孔施工過程中傾角對應(yīng)兩巷高差及煤層傾角進行局部調(diào)整。本煤層抽采鉆孔布置如圖4 所示。

（1）15506 工作面皮帶順槽抽采鉆孔施工范圍為材料聯(lián)巷口處開始，在距切眼53m 處停止施工。鉆孔參數(shù)為：孔深110m，開孔高度距底板1.5m，垂直煤墻偏向工作面10°，傾角與煤層傾角一致，鉆孔間距為3m，孔徑為94mm。

（2）15506 工作面軌道順槽抽采鉆孔施工范圍為距離東翼回風(fēng)巷交叉口30m 處開始，在距切眼43m 處停止。鉆孔參數(shù)同皮帶順槽抽采鉆孔一致。

（3）為填補里切眼附近抽采盲區(qū)，皮帶順槽在距切眼40m 處至距切眼10m 處和軌道順槽距切眼50m 處至距切眼20m 處，兩個區(qū)域施工平行預(yù)抽鉆孔。孔深100m，開孔高度距底板1.8m，鉆孔垂直煤墻施工，鉆孔間距為3m，軌順傾角-1°，皮順傾角2°，各施工10 個鉆孔，鉆孔孔徑為94mm。

圖4 工作面本煤層抽采鉆孔

3.2 采空區(qū)高抽巷抽采

為解決采空區(qū)瓦斯涌出問題，采用高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯，15506 工作面高抽巷布置在15 下煤層頂板以上20～25m，在高抽巷閉內(nèi)埋設(shè)2 趟直徑為426mm 瓦斯管，并入五采區(qū)東翼回風(fēng)巷低負(fù)壓Φ720 主管路并由地面瓦斯泵站低負(fù)壓抽采系統(tǒng)進行帶抽。見圖5 所示。

圖5 工作面高抽巷抽采示意圖

4 效果分析

15506 工作面北部為15505 工作面，為資源整合后祥升煤礦15下煤層的第二個回采工作面。根據(jù)15505 工作面抽采方案和工作面回采期間瓦斯涌出情況綜合分析，提出了15506 工作面順槽巷道掘進和工作面回采期間瓦斯抽采方案。在順槽巷道掘進期間，通過超前預(yù)抽、邊掘邊抽和迎頭抽采，累計預(yù)抽瓦斯58.73 萬m3，瓦斯涌出量降低到1.5m3/min 以下，風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀^0.4%，有效控制了順槽巷道掘進期間瓦斯涌出量。通過本煤層抽采和高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯，總計抽采瓦斯332.21 萬m3，將工作面回采期間絕對瓦斯涌出量控制在8m3/min 以下，風(fēng)流瓦斯?jié)舛刃∮?.5%，工作面未出現(xiàn)瓦斯異常超限事故，有效保證了工作面的安全回采。