10608工作面底抽巷抽采高位裂隙帶瓦斯技術(shù)

梁國亮

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦）

在煤礦開采過程中，往往會有多層煤層同時賦存，相距不大，在開采上部煤層時，瓦斯涌出來源有多方面，主要包括本煤層的瓦斯涌出、下鄰近層的瓦斯涌出、割煤產(chǎn)生的瓦斯涌出以及上部采空區(qū)中產(chǎn)生的瓦斯涌出。一般上部采空區(qū)的瓦斯涌出的瓦斯治理手段為高位裂隙帶瓦斯抽采方法，這部分的瓦斯抽采占總抽采量的一半左右［1-3］。因此，要治理好工作面的瓦斯涌出，首先需要解決上部采空區(qū)的瓦斯涌出，這樣才能保證工作面的瓦斯不會超限，其治理方法采用頂板瓦斯抽采巷、利用施工鉆場布置高位裂隙鉆孔抽采上部裂隙帶采空區(qū)瓦斯，由于這部分瓦斯也容易受到工作面的采動影響，會造成鉆孔塌孔、堵孔現(xiàn)象，使得鉆孔的成孔率不高，導(dǎo)致抽采效果不佳。因此，一般條件允許情況下，煤礦一般更傾向于采用頂板抽采巷，這種方法抽采量更大，抽采范圍更廣，抽采效果更佳；但是這種方法易受地質(zhì)條件、瓦斯涌出量以及生產(chǎn)銜接的影響，有時候采用瓦斯抽放巷治理高位裂隙帶瓦斯技術(shù)不合理，經(jīng)濟效益低[4]。

1 工程概況

1.1 工作面概況

南六采區(qū)位于馬蘭礦910 水平西南。采區(qū)南北長最大1.90 km，東西寬約1.92 km，采區(qū)面積5.0 km2。采區(qū)北部為南三采區(qū)，西側(cè)為睦聯(lián)坡礦（2005年11月關(guān)閉），南側(cè)為原平川保護煤柱及南九采區(qū)、東側(cè)為南五采區(qū)。南六采區(qū)02#煤層剩余可采儲量為516.0萬t，2#煤層剩余可采儲量為497.4 萬t，合計1 013.4 萬t，生產(chǎn)能力為90 萬t/a，則南六采區(qū)02＃、2＃煤層服務(wù)年限為11 a。南六采區(qū)02#煤為雙翼開采，初步規(guī)劃左翼6個工作面，右翼5 個工作面，共計11 個工作面，10606工作面為第3個回采工作面。

10608 工作面位于南六采區(qū)左翼，10608 工作面對應(yīng)地表出露地層以Q2+3、P2S2、N2、Q4 地層為主，蓋山厚度356～489 m，平均415 m。

1.2 10608工作面面臨的問題

馬蘭礦10608 工作面設(shè)計時，主要面臨以下3 個問題。

（1）受北東側(cè)村莊保護煤柱影響，該工作面需布置2個切眼，軌道巷需繞過村莊保護煤柱。

（2）該工作面預(yù)計瓦斯含量高，相對瓦斯含量7.29 m3/t，為高瓦斯區(qū)域，且下鄰近層瓦斯占全部瓦斯涌出量的60%左右，需布置底抽巷抽采下鄰近層瓦斯，布置瓦斯抽放巷抽采采空區(qū)及高位裂隙帶瓦斯。

（3）10608 工作面與10606 工作面發(fā)育1 條H=5.8 m 的正斷層，斷層走向與工作面順槽走向大致相同。因確定的10608 與10606 工作面間距為80 m，導(dǎo)致瓦斯抽放巷布置位置不合理，無法復(fù)用且橫貫需穿斷層施工，技術(shù)不可行，經(jīng)濟效益低下。

2 10608 工作面底抽巷抽采高位裂隙帶瓦斯技術(shù)研究

10608 工作面采用“一面三巷”的布置方式，即1條皮帶巷、1 條軌道巷及1 條底抽巷。利用底抽巷抽采下鄰近層、采空區(qū)及高位裂隙帶瓦斯，利用皮帶巷抽采本煤層瓦斯。具體技術(shù)參數(shù)如下。

（1）布置方式。底抽巷需采用外錯工作面的布置方式，內(nèi)錯將無法施工高位裂隙帶鉆孔。

（2）布置位置及計算。在采煤工作推進后，會使得在采空區(qū)的上方形成“豎三帶”，即彎曲下沉帶、裂隙帶、垮落帶。隨著采煤工作面的不斷推進，采空區(qū)逐漸會被壓實，而采空區(qū)邊緣由于煤壁的支撐作用，往往在上部會形成一個空洞區(qū)，該區(qū)利于瓦斯的儲藏及轉(zhuǎn)運，高位裂隙孔若能位于該區(qū)域內(nèi)，則抽采效果會大大提高。根據(jù)理論計算及多年現(xiàn)場經(jīng)驗，馬蘭礦02#煤高位裂隙孔終孔位置為10～12 倍采高，與回風巷水平間距不大于40 m最為理想。

底抽巷施工高位裂隙帶鉆孔時，鉆孔會從工作面回風巷頂部穿過，造成該巷道頂板破壞，不利于巷道維護。因此，鉆孔與巷道的最小法向距離的確定就顯得尤為重要。馬蘭礦10608 工作面02#煤直接頂為砂質(zhì)泥巖，硬度系數(shù)5.0，厚度3.4 m；老頂為粉砂巖，硬度系數(shù)6.0，老底為細砂巖，硬度系數(shù)7.0，厚度2.6 m。工作面節(jié)理不發(fā)育。結(jié)合該礦生產(chǎn)經(jīng)驗，02#煤頂板完整，利于支護，最小法向距離位于基本頂中且不影響L=5.2 m錨索生根即可，取7.0 m。

具體計算公式如下。其中，L為底抽巷距回風巷的水平間距，m；h為02#煤煤厚，取2.5 m；H為02#與2#煤層間距，取9.5 m；a為鉆孔與巷道最小法向距離，根據(jù)煤巖層頂板情況而定，取7.0 m（圖1）。

3 應(yīng)用效果及經(jīng)濟效益分析

（1）10608 采用“一面三巷”的布置方式，利用底抽巷抽采高位裂隙帶瓦斯，既緩解了礦井生產(chǎn)銜接，又解決了工作面瓦斯高的問題。

（2）通過采用“一面三巷”的布置方式，少施工1條廢巷，節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益。

（3）避免巷道穿斷層施工，提高掘進進度，根本上保證頂板完好，確保施工人員安全，具有良好的經(jīng)濟和社會效益。

（4）利用底抽巷抽采高位裂隙帶瓦斯，抽采鉆孔不易塌孔，與鉆場相比抽采效果較好。

（5）10608 底抽巷施工可完善南六采區(qū)地質(zhì)資料，為下一步工作面布置及調(diào)整提供依據(jù)，確保采區(qū)布局合理，保證資源回收率。

（6）目前10608 巷道已全部施工完畢，與瓦斯抽放巷相比抽采效果良好。10608 工作面底抽巷還可作為10606 工作面底抽巷，一巷三用且提前排放10606 工作面下鄰近層瓦斯，為10606 工作面開采創(chuàng)造條件。

4 結(jié)語

馬蘭礦10608 采用“一面三巷”的布置方式，利用底抽巷抽采高位裂隙帶瓦斯，既緩解了礦井生產(chǎn)銜接，又解決了工作面瓦斯高的問題。對于生產(chǎn)銜接緊張或受地質(zhì)條件約束無法布置瓦斯抽放巷的高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井具有理論指導(dǎo)和實踐意義。