安順煤礦近距離煤層開采瓦斯治理技術探討

潘明成

（貴州豫能投資有限公司安順煤礦，貴州 安順 561001）

1 近距離煤層群瓦斯煤與瓦斯共采技術研究取得了新的突破

安順煤礦可采煤層共計3層，由上到下風別為M0、M8、M9煤，煤層層間距分別為155m、18m。在前期開采范圍及目前開采范圍內，M8煤整體賦存穩定，煤層厚度在0.6 m左右，瓦斯含量相對較高。煤層較薄且含硫量大，不具有開采價值。但由于M8煤距離M9煤層間距較小，目前開采區域層間距僅15m，M9煤開采過程中M8煤瓦斯會直接通過采空區頂板裂隙大量涌入到M9煤采空區，造成采空區大量瓦斯涌出威脅M9煤正常生產。因此，M9煤生產期間防止M8煤瓦斯成為安順煤礦瓦斯防治的重點和難點。近年來，通過反復研究和實驗，安順煤礦在近距離煤層群煤與瓦斯共采 開采M9煤的同時抽采M8煤瓦斯）上形成了一套有效的技術方案，有效解決了臨近層瓦斯對采煤工作面的安全威脅，大幅度提高了礦井瓦斯抽采量，實現了安全生產，同時也促進了礦井瓦斯發電效益的提升。

2 安順煤礦近距離煤層群煤與瓦斯共采關鍵技術介紹

2.1 項目實施背景及條件

安順煤礦目前主要開采M9煤，其上覆煤層M8煤距離M9煤層間距僅15m，M9煤回采期間M8煤瓦斯對工作面生產造成嚴重威脅，通過近幾年回采期間瓦斯涌出量統計，M9煤回采期間采空區瓦斯最大涌出量達45m3/min。需重點對M8煤瓦斯進行攔截抽采，以保證M9煤安全回采。

9303工作面采用綜合機械化一次采全高后退式采煤法，采高控制在1.6 m-2m之間。采煤工藝為：采用MG132/320-WDI型采煤機破煤、裝煤，工作面采用SGZ-630/320型刮板輸送機運煤，進風巷采用SZZ-620/55轉載機、SSJ800/55×2型膠帶輸送機運煤，工作面采用全部垮落法處理采空區。

2.2 M9煤回采期間M8煤瓦斯抽采的關鍵層位分析

安順煤礦M9煤直接頂為泥質粉砂巖，厚度5.27 m，再往上為老頂灰巖，厚度4.9 m，再上方為細砂巖，厚度4.5 m左右，再上就是M8煤。M9煤厚度為1.53 m，采高與實際煤厚相同。根據計算直接頂垮落后基本能夠填滿采空區，對老頂灰巖起到一定的支持作用，限制了老頂下沉幅度，造成老頂會在一定范圍內懸頂不斷裂，限制了裂隙帶的發育。M8煤瓦斯受老頂懸頂影響，卸壓瓦斯會在一定范圍內阻斷在老頂上方，在老頂周期來壓時才會通過裂隙導通道M9煤采空區，其實際表現就是在周期來壓時采空區瓦斯大量涌出難以控制。因此，M8煤瓦斯抽采的關鍵層位應該選擇在灰巖頂班粉砂巖層位。

2.3 M8煤卸壓瓦斯攔截抽設計

2.3.1 高位鉆場實施高位鉆孔攔截抽采

9303回風巷切眼后80m位置施工一個高位鉆場，鉆場施工在距M9煤層頂板9～12m位置，鉆場規格為6m*6m*3m。鉆場內施工兩排裂隙瓦斯抽放鉆孔，上排距鉆場底板1.8 m開孔，下排鉆孔距鉆場底板1.3 m開孔，開孔間距0.6 m，終孔間距3m，鉆孔設計深度11m-71m，扇形布置，控制工作面回采方向10-80m范圍、切眼方向5-41m范圍，攔截抽采裂隙帶瓦斯。

2.3.2 回風巷施工高位鉆孔攔截抽采M8煤瓦斯

為增加M8煤瓦攔截斯抽量，在9303回風巷施工高位鉆孔，每組高位孔6個，開孔間距為0.4 m，開孔位置在距下幫1.4 m向巷道中部開3個，向回風方向4m再開3個為一組，控制回采煤體走向方向50m，傾向方向15-40m，使高位鉆孔與高位鉆場鉆孔對采空區實現網格式抽放，增加裂隙帶高濃度抽采量。

2.3.3 定向鉆機施工以孔代巷鉆孔抽采采空區瓦斯

9303回風巷430m位置施工一個定向鉆機鉆場，鉆場規格為10m*5m*3m。鉆場內施工以孔代巷鉆孔，攔截抽采裂隙帶瓦斯。目前已施工兩個鉆孔，1#鉆孔長度為320m，2#孔的長度為300m，3#孔的長度為207m。（圖1）

圖1 定向鉆場鉆孔設計圖

2.4 抽采效果分析

通過實驗對比，高位鉆場、回風巷頂板高位鉆孔、千米定向鉆機鉆孔控制抽采層位均為M9煤頂板灰巖上方，距離M9煤頂板13m左右，瓦斯抽采濃度最高均能達到90%左右，說明層位選擇合理。

我們對三種鉆孔的抽采量進行了統計對比，見表1。

表1 M8煤瓦斯抽采效果對比分析表

通過簡單對比，單孔純流量定向鉆孔最大，平均達5 m3/min，抽采時間長達48天，其它鉆孔雖然抽采效果較好，但由于有效作用時間短，高位鉆場開掘工程量較大。折算百米鉆孔瓦斯抽采量，高位鉆場為16200m3/百米鉆孔，高位鉆孔為14400m3/百米鉆孔，定向鉆孔為108000m3/百米鉆孔。定向鉆機施工定向長鉆孔實施以孔代巷抽采效率是其他鉆孔的6倍以上。

2.5 結論

根據幾種抽采措施效果總結，目前采用ZDY6000LD型千米定向鉆機施工高位鉆孔實施以孔代巷卸壓抽采效果明顯，經統計目前工作面臨近層M8煤瓦斯涌出量約45m3/min，采用定向鉆機鉆孔與高位鉆孔同時抽采，累計抽采量為40m3/min，有效解決了工作面回采期間的瓦斯治理難題。下一步優化采用以千米定向鉆機施工定向長鉆孔進行以孔代巷攔截抽采，預計施工7-8個鉆孔就能完全解決瓦斯治理問題。

結束語

瓦斯至今仍是煤礦第一大殺手，找到一種技術上可行、經濟上合理的礦井瓦斯治理技術方案，確保礦井安全生產，有效降低礦井生產成本，是瓦斯災害礦井生存和發展急需解決的問題。鞏固實施和推廣應用千米定向鉆機實施以孔代巷抽采技術、高位鉆場攔截臨近層瓦斯技術是解決臨近層瓦斯治理難題有效手段之一。