登茂通煤業(yè)2210 工作面煤層瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用

雷 劍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)安澤登茂通煤業(yè)有限公司，山西 安澤 042509）

1 工程背景

登茂通煤業(yè)2210 工作面井下位于2#煤層二采區(qū)大巷東南側(cè)，工作面標(biāo)高868.4～892.2 m，地面標(biāo)高1307～1195 m，平均可采走向長(zhǎng)971 m，傾斜長(zhǎng)215 m。工作面北部為二采區(qū)皮帶巷，西部為未采區(qū)域，東部為2208 工作面輔助進(jìn)風(fēng)巷和切巷，南部為未開(kāi)采區(qū)域。采掘工程平面圖如圖1。2210 工作面開(kāi)采煤層為2#煤層，厚度1.1～1.7 m，平均厚度取1.45 m，傾角2°～6°，煤層內(nèi)生裂隙發(fā)育，賦存穩(wěn)定。煤層老頂為細(xì)粒砂巖，厚度2.6 m；直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度6.85 m；偽頂為泥巖，厚度0.1 m；直接底為泥巖，厚度4.2 m。2210 工作面實(shí)測(cè)瓦斯含量為7.14 m3/t，瓦斯壓力為0.69 MPa，原始瓦斯儲(chǔ)量為364.89 萬(wàn)m3。工作面采用兩進(jìn)一回“Y”型通風(fēng)方式，2210 進(jìn)風(fēng)巷沿2#煤頂板布置，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷、2210 回風(fēng)巷沿2#煤底板布置，2210 切巷沿2#煤頂板布置，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷井采用沿空留巷方式保留下來(lái)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，登茂通煤業(yè)2210 工作面本煤層抽采有效抽采半徑為3.0 m。

圖1 2210 工作面采掘工程平面圖

2 煤層瓦斯抽采技術(shù)

登茂通煤業(yè)2210 工作面計(jì)劃采用本煤層預(yù)抽和采空區(qū)壓管抽放的方法。

2.1 煤層瓦斯抽采方案

（1）本煤層抽采

登茂通煤業(yè)2210 工作面本煤層采用順層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，抽采鉆孔布置如圖2。2210 進(jìn)風(fēng)巷、2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷：鉆孔沿巷道工作面幫垂直于煤壁施工，布置1 排鉆孔，鉆孔間距為5 m，鉆孔長(zhǎng)度115 m，中部重疊15 m，鉆孔傾角參照煤層傾角參數(shù)。鉆孔具體布置方案如下：

圖2 本煤層抽采鉆孔布置平面圖（m）

① 2210 進(jìn)風(fēng)巷鉆孔布置：第一個(gè)鉆孔位置在2210 工作面停采線向外20 m 處，鉆孔間距為5 m，最后一個(gè)鉆孔的施工位置在距工作面開(kāi)切眼10 m處，共累計(jì)施工鉆孔198個(gè)，鉆孔總進(jìn)尺為22 770 m，鉆孔開(kāi)孔位置距巷道頂板700 mm，垂直煤壁方向。

② 2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷鉆孔布置：第一個(gè)鉆孔位置在2210 工作面停采線向外17.5 m 處，鉆孔間距為5 m，最后一個(gè)鉆孔的施工位置在距工作面開(kāi)切眼12.5 m 處，共累計(jì)施工鉆孔198 個(gè)，鉆孔總進(jìn)尺為22 770 m，鉆孔開(kāi)孔位置距巷道頂板700 mm，垂直煤壁方向。

③ 2210 切巷鉆孔布置：第一個(gè)鉆孔在切巷距離2210 進(jìn)風(fēng)巷或者2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷15 m 位置開(kāi)始施工，鉆孔按照3 m 間距布置，孔深不小于100 m，共計(jì)劃施工鉆孔61 個(gè)，鉆孔總進(jìn)尺6100 m，鉆孔開(kāi)孔位置距巷道頂板700 mm，沿水平方向施工。

（2）采空區(qū)抽采

登茂通煤業(yè)2210 工作面采空區(qū)采用埋壓瓦斯抽放管路的方式抽采采空區(qū)瓦斯，具體布置如圖3所示。2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷采用沿空留巷方式保留下來(lái)，在2210 采空區(qū)側(cè)每50 m 埋設(shè)一根瓦斯抽放管，支管管路使用DN500 的螺旋焊接瓦斯抽放管。

圖3 采空區(qū)抽采布置平面圖

2.2 煤層瓦斯抽采系統(tǒng)

（1）本煤層瓦斯抽采系統(tǒng)

2210 本煤層瓦斯抽采由地面瓦斯泵站負(fù)擔(dān)，泵型號(hào)為2BEC67，額定流量為400 m3/min，抽采管路總長(zhǎng)3677 m，即2210 工作面進(jìn)風(fēng)巷、輔助進(jìn)風(fēng)巷以及切巷本煤層鉆孔瓦斯抽采均使用地面Ф63 mm 連接軟管→2210 工作面本煤層鉆孔瓦斯抽采連接高壓管→2210 工作面支管管路DN400（2114 m）→二采區(qū)及總回風(fēng)主管管路DN500（1563 m）→地面瓦斯泵站。

（2）采空區(qū)抽采系統(tǒng)

2210 采空區(qū)瓦斯抽采由地面瓦斯泵站負(fù)擔(dān)，泵型號(hào)2BEC80，額定流量710 m3/min，抽采管路總長(zhǎng)3090 m，即2210 工作面采空區(qū)壓管DN500 →2210 工作面回風(fēng)巷DN500（1240 m）→二采區(qū)及總回風(fēng)主管DN800（1850 m）→地面瓦斯泵站。

3 煤層瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判

3.1 瓦斯抽采工程施工及預(yù)抽瓦斯情況

（1）瓦斯抽采工程施工情況

2210 工作面本煤層鉆孔使用ZYJ-4000L 型鉆機(jī)施工，2210 進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔孔徑Φ120 mm，實(shí)際施工鉆孔198 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺共計(jì)20 630 m；2210輔助進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔孔徑Φ120 mm，實(shí)際施工鉆孔198 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺共計(jì)20 756 m；2210 切巷本煤層鉆孔孔徑Φ120 mm，實(shí)際施工鉆孔59 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺共計(jì)4239 m。

（2）本煤層鉆孔瓦斯抽采情況

2210 工作面本煤層鉆孔共計(jì)抽放瓦斯611 109 m3。其中，2210 進(jìn)風(fēng)巷鉆孔從2019 年7 月28 日進(jìn)行抽采，截至2020 年3 月15 日，累計(jì)瓦斯抽采量275 451 m3，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷鉆孔從2019 年7 月22 日進(jìn)行抽采，截至2020 年3 月15 日；2210 切巷鉆孔從2019 年9 月4 日進(jìn)行抽采，截至2020 年3 月15 日，累計(jì)瓦斯抽采量335 658 m3。

3.2 瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判

（1）評(píng)價(jià)單元和預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)

2210 進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔控制范圍作一個(gè)評(píng)價(jià)單元，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔控制范圍作一個(gè)評(píng)價(jià)單元。2210 進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)為18.38%，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)為23.75%，均小于30%，符合要求。

（2）采煤工作面可解析瓦斯量

2210 工作面核定日產(chǎn)量為2100 t，最大可解析瓦斯含量為Wj=5.27 m3/t，對(duì)應(yīng)可解析瓦斯量為Wj≤7 m3/t，符合規(guī)定。

（3）采煤工作面及礦井瓦斯抽采率

預(yù)計(jì)2210 工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量為8.21 m3/min，瓦斯抽采量為3.69 m3/min，風(fēng)排瓦斯量為4.52 m3/min。2210 工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為8.21 m3/min，2210 工作面瓦斯抽采率為44.94%，對(duì)應(yīng)采煤工作面瓦斯抽采率按要求≥20%，采煤工作面瓦斯抽采率達(dá)標(biāo)。

礦井瓦斯抽采量8.91 m3/min，礦井風(fēng)排瓦斯量15.17 m3/min，礦井瓦斯抽采率為37%，對(duì)應(yīng)礦井瓦斯抽采率按要求≥35%，礦井瓦斯抽采率達(dá)標(biāo)。

（4）工作面風(fēng)速

2210 工作面核定風(fēng)量為1600 m3/min，其中進(jìn)風(fēng)巷為1300 m3/min，輔助進(jìn)風(fēng)巷為300 m3/min，工作面平均斷面積S=8.1 m2，計(jì)算工作面風(fēng)速2.67 m/s，不超過(guò)4 m/s，判定達(dá)標(biāo)。

（5）工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?/p>

2210 工作面核定風(fēng)量為1600 m3/min，其中進(jìn)風(fēng)巷為1300 m3/min，輔助進(jìn)風(fēng)巷為300 m3/min，預(yù)計(jì)2210 工作面瓦斯涌出量為8.21 m3/min，其中瓦斯抽采量3.69 m3/min，風(fēng)排瓦斯量4.52 m3/min，計(jì)算得2210 工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?.28%，小于0.8%，判定達(dá)標(biāo)。

3.3 瓦斯抽采達(dá)標(biāo)判定

（1）2210 進(jìn)風(fēng)巷、2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷本煤層鉆孔預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)為18.38%、23.75%，符合要求。

（2）2210 工作面煤層最大可解析瓦斯含量為Wj=5.27 m3/t，達(dá)到評(píng)判指標(biāo)。

（3）2210 工作面本煤層抽放抽采率為44.94%，礦井瓦斯抽采率為37%，達(dá)到評(píng)判指標(biāo)。

（4）2210 工作面正常回采作業(yè)中，工作面風(fēng)速預(yù)計(jì)為2.67 m/s，達(dá)到評(píng)判指標(biāo)。

（5）預(yù)計(jì)2210 工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛葹?.28%，達(dá)到評(píng)判指標(biāo)。

綜上所述，登茂通煤業(yè)2210 工作面煤層瓦斯各指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定要求，判定達(dá)標(biāo)。

3.4 瓦斯抽采效果

登茂通煤業(yè)2210 工作面回采過(guò)程中，監(jiān)測(cè)了工作面回風(fēng)流及上隅角瓦斯?jié)舛龋Y(jié)果顯示，登茂通煤業(yè)2210 工作面瓦斯涌出量在1.92～4.96 m3/min范圍，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.12%～0.31%范圍，回風(fēng)巷內(nèi)上隅角瓦斯?jié)舛仍?.23%～0.54%范圍，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛入m略高于達(dá)標(biāo)評(píng)判中預(yù)計(jì)的瓦斯?jié)舛龋∮?.8%，滿足相關(guān)規(guī)程要求。

4 結(jié)論

登茂通煤業(yè)2210 工作面實(shí)測(cè)瓦斯含量為7.14 m3/t，瓦斯壓力為0.69 MPa，計(jì)劃采用本煤層預(yù)抽和采空區(qū)壓管抽放的方法進(jìn)行瓦斯抽采，設(shè)計(jì)了瓦斯抽采鉆孔布置參數(shù)及瓦斯抽采系統(tǒng)。2210 進(jìn)風(fēng)巷施工鉆孔198 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺20 630 m，2210 輔助進(jìn)風(fēng)巷施工鉆孔198 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺20 756 m，2210 切巷施工鉆孔59 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺4239 m，本煤層鉆孔共計(jì)抽放瓦斯量611 109 m3。采用本煤層瓦斯預(yù)抽后，進(jìn)行了瓦斯抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判，經(jīng)評(píng)判，登茂通煤業(yè)2210 工作面煤層瓦斯各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定要求，達(dá)到評(píng)判指標(biāo)。