賀西礦3316 工作面立體式瓦斯抽采技術研究

申 龍

（汾西礦業集團通風處， 山西 介休 032000）

隨著礦井采深的加深及開采強度的提升，采掘作業面瓦斯涌出量呈現逐漸增加趨勢，給礦井正常生產帶來顯著的影響[1-3]。受到煤層賦存條件、設備差異影響，不同礦井采取的瓦斯抽采方式各不相同[4-7]。賀西礦采用大功率定向鉆機進行區域瓦斯抽采，有效降低了采面開采過程中的瓦斯涌出，文中就對3316 工作面采取的瓦斯抽采技術進行詳細闡述，以期能為其他礦井類型情況下的瓦斯治理提供一定參考。

1 工程概況

賀西礦3316 工作面位于三采區3 號煤層東翼中部，采面走向長平均2 005.5 m（運輸巷2 007 m，材料巷2 004 m），傾向長176 m，開采的3 號煤層底板標高為+580～+635 m，對應地面標高為+973～+1 129 m。3316 工作面南側為實體煤，北側為3314工作面。3316 工作面瓦斯原始含量9.58 m3/t、原始壓力0.6 MPa、3 號煤層厚1.79 m，煤的容重為1.39 t/m3，傾角5°，透氣性系數λ 為2.9 m2/（MPa2·d-1），具體煤層頂底板巖性參數見表1。

表1 煤層頂底板巖性

根據《賀西煤礦3 號煤層突出危險性鑒定報告》，3 號煤層在+578 m 水平以下具有突出危險區域。3316 工作面煤層底板標高為+580～+635 m，已接近突出危險區，為了確保采面生產安全，礦井將3316回采工作面按突出危險工作面進行管理。

2 工作面瓦斯治理技術

2.1 瓦斯治理方案

具體采面瓦斯治理方案為：

1）走向長鉆孔超前預抽。在3314 材巷布置瓦斯抽采孔對3316 回采巷道掘進區域進行瓦斯預抽。

2）本煤層鉆孔超前預抽。在3316 回采巷道布置本煤層鉆孔對采面開采范圍內的煤體進行瓦斯預抽。

3）采空區瓦斯治理。回采期間采用上隅角插管對采面采空區瓦斯涌出進行治理。

2.2 遞進式下向長鉆孔超前預抽

在3314 材巷掘進期間在右幫使用VLD-1000型鉆機施工長距離鉆孔對深部區域3316 工作面實體煤提前進行區域瓦斯預抽，具體設計方案為：

1）在距離三采3 號皮帶巷150 m 處開始施工1 號鉆場，1 號—7 號鉆場間距為150 m，鉆場內鉆孔施工參數見表2，8 號—15 號鉆場以后鉆場間距為100 m，鉆場內鉆孔施工參數見表3。

表2 1 號—7 號鉆場鉆孔施工參數

表3 8 號—15 號鉆場鉆孔施工參數

2）每個鉆場施工10 個鉆孔，鉆孔的終孔間距分別為15 m（1 號—7 號鉆場）、10 m（8 號—15 號鉆場）。

3）抽采鉆孔的終孔位置與3314 材料巷垂直距離為280 m，從而覆蓋整個3316 工作面及3316 材巷巷道輪廓線外20 m 以上，具體在3314 材巷內鉆場、瓦斯布置情況見下頁圖1 所示。

圖1 3314 材巷鉆場、鉆孔抽采設計示意圖

截止鉆場回收，3314 材巷定向長距離鉆孔累計抽采瓦斯量達103.22 萬m3。

2.3 本煤層鉆孔超前預抽

2.3.1 3316 材巷本煤層鉆孔設計

在3316 材巷左幫鋪設瓦斯抽采管（Ф300 mm），距巷道口80 m 處開始施工本煤層鉆孔，最后一個鉆孔與3316 切眼距離控制在10 m 以內。鉆孔間距為6.3 m，孔深100 m，方位31°，開孔距底板1.5 m。

2.3.2 3316 運巷本煤層鉆孔設計

在3316 運巷右幫鋪設瓦斯抽采管（Ф300 mm），距巷道口85 m 處開始施工本煤層鉆孔，孔深為90 m，方位211°，其余鉆孔參數與3316 材巷本煤層鉆孔一致。具體3316 工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔設計圖見圖2。

2.4 回采期間瓦斯治理

2.4.1 工作面本煤層瓦斯抽采

3316 工作面回采期間繼續利用本煤層鉆孔進行抽采，隨著工作面的回采逐步拆除超前支護段本煤層鉆孔。截止回采完為止，3316 材巷本煤層鉆孔累計抽采瓦斯量141.36 萬m3，3316 運巷本煤層鉆孔累計抽采瓦斯量123.67 萬m3。

2.4.2 工作面上隅角瓦斯抽采

在工作面回采期間為防止上隅角瓦斯的積聚，在3316 材巷右幫靠近工作面上隅角60 m 范圍內用6 寸鎧裝管（一根長8 m）進行抽采，鎧裝管一端通過變盤與材料巷瓦斯抽采管（Ф300 mm）連接，一端埋入采空區，隨工作面逐段回瓦斯抽采管路。具體3316 工作面上隅角瓦斯抽采示意圖見圖3 所示。

3316 上隅角平均抽采濃度2%，累計抽采瓦斯量4.33 萬m3。

3 瓦斯治理效果分析

3316 工作面未掘進前該工作面范圍內煤炭儲量

則3316 工作面未掘進前該工作面范圍內瓦斯儲量=916 556.95×9.5/10 000=870.7 萬m3。

3314 材巷預抽3316 工作面的鉆孔2017 年11月23 日施工完成，至2018 年6 月25 日3314 材巷鉆場鉆孔已全部停抽，累計抽采量為350.98 萬m3。

3316 工作面本煤層鉆孔2018 年9 月23 日全部施工完成，截止2019 年4 月30 日開始回采時，3316 材巷左幫支管路累計抽采量為108.69 萬m3，3316 運巷右幫累計抽采量為78.16 萬m3。

瓦斯抽采后煤的殘余瓦斯含量計算：WCY==（870.7－350.98－108.69－78.16）×10 000/916 556.95=3.63 m3/t。

賀西煤礦3 號煤層殘存瓦斯含量在2.0 m3/t－2.2 m3/t 間，則該工作面的最高可解析瓦斯含量為1.63 m3/t，工作面生產期間配風為1 150 m3/min，工作面日產量2 600 t，則風排瓦斯為2.94 m3/min，風流中最高瓦斯濃度為0.26%，滿足工作面高產高效的要求。

4 結論

瓦斯是制約煤礦生產安全的不利因素，根據賀西礦瓦斯含量高、壓力大、解析速度快等，采用長距離定向鉆孔、本煤層鉆孔超前預抽、插管抽采隅角瓦斯等立體抽采模式有效解決了回采期間瓦斯問題。現場應用后，巷道掘進時瓦斯濃度始終在0.13%以內，采面回采時上隅角、回風巷瓦斯濃度分別在0.5%、0.2%以內，目前進行區域校檢殘余瓦斯含量4.5 m3/t、殘余瓦斯壓力0.1 MPa。未出現任何瓦斯異常情況，工作面實現安全高效生產。