吉寧礦2104綜采工作面瓦斯抽采方式及效果分析

張紅寧

（山西省鄉(xiāng)寧縣安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局，山西 鄉(xiāng)寧 042100）

0 引言

吉寧礦屬于高瓦斯礦井，2018年7月最新的瓦斯含量量測定得出絕對與相對瓦斯涌出量分別為76.9m3/min和11.92m3/t。為了滿足井下瓦斯抽采要求，該礦工業(yè)廣場的永久瓦斯抽采站購置并安設(shè)了4臺電機功率和額定流量分別為900kW和700m3/min的2BEC80型真空抽采泵，其中兩臺高負壓，兩臺低負壓，分別一用一備，每臺泵都安裝了“三防”裝置及管道在線監(jiān)測系統(tǒng)。

通過管路布設(shè)，工業(yè)廣場的永久瓦斯抽采站形成了形成高壓與低壓相結(jié)合的雙抽采系統(tǒng)。其中高壓抽采的主管路材質(zhì)為Φ720mm環(huán)氧涂層鋼管，全長2643m，支管采用Φ426mm環(huán)氧涂層螺旋鋼管、Φ219mm螺旋鋼管；低負壓抽采主管路采用Φ630mm環(huán)氧涂層螺旋鋼管，全長2543m，支管采用Φ426mm環(huán)氧涂層螺旋鋼管。目前，高壓抽采系統(tǒng)的抽采負壓為23kPa，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測值為32%，純量監(jiān)測值為44m3/min；低壓抽采系統(tǒng)的抽采負壓為22kPa，瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測值為1%，純量監(jiān)測值為2.1m3/min。

1 工作面概況

2104綜采工作面長度方向沿2#煤層走向布置，布置了一條負責(zé)進風(fēng)的軌道順槽和一條負責(zé)回風(fēng)的膠帶運輸順槽。該工作面所用的采煤機落煤型號為MG900/2300-WD，采煤方法為走向長壁綜合機械化一次采全高，采高最高6.0m，最低4.0m，循環(huán)進度0.8m，采空區(qū)自然垮落。

2104工作面回采2#煤層，平均可采長度為1046m；煤層厚度5.1～7.00m，平均6.0m，容重1.4t/m3。根據(jù)最新的礦井瓦斯涌出量測定結(jié)果和臨近已采工作面的瓦斯監(jiān)測結(jié)果，預(yù)計該工作面的瓦斯絕對涌出量和相對涌出量分別為56.8m3/min和17.22m3/t，因此，必須在回采前后采取相應(yīng)的抽采治理措施，確保安全。

2104工作面水文地質(zhì)條件中等，全區(qū)帶壓開采，該區(qū)2#煤層底板標高274～310m，地層奧灰水的靜水位標高為387.25m，最大帶壓1.11MPa，突水系數(shù)為0.019MPa/m，低于受構(gòu)造破壞段的臨界突水系數(shù)值0.06MPa/m，屬于帶壓開采的相對安全范圍，預(yù)計正常涌水量和最大涌水量分別為200m3/d和280m3/d。

2 瓦斯綜合治理方式

根據(jù)吉寧礦的礦井瓦斯等級和2104工作面的瓦斯含量預(yù)測結(jié)果，目前該工作面采用綜合抽采方法治理瓦斯，即本煤層鉆孔邊采邊抽、邁步式掘進預(yù)抽、采場上覆巖層裂隙鉆孔抽采、工作面順槽上隅角插管抽放等方式[1][2]。

2.1 掘進預(yù)抽

2104軌道順槽采取了正前預(yù)抽及淺孔截流鉆孔抽采的治理措施。掘進預(yù)抽鉆孔共布置9個，設(shè)計深度200m，鉆孔抽放范圍輻射2104軌道順槽正前200m巷道及巷道兩幫各15m。

淺孔截流鉆孔垂直于巷道走向，往2102工作面方向每隔6m施工1個鉆孔，鉆孔設(shè)計深度60米，對巷道煤壁進行抽放，以減少巷幫煤壁的瓦斯涌出量[3]。

2.2 本煤層預(yù)抽

2104膠帶順槽采取了正前預(yù)抽及本煤層鉆孔抽采的治理措施。掘進預(yù)抽鉆孔共布置11個，設(shè)計深度300m，鉆孔抽放范圍輻射2104膠帶順槽正前300m巷道及巷道兩幫各15m。

本煤層鉆孔垂直于巷道走向，往2104軌道順槽方向每隔3m施工1個鉆孔，鉆孔呈雙排交叉布置方式，鉆孔設(shè)計深度180m，既提前對回采煤體進行了抽放，也有效減少了巷幫煤壁的瓦斯涌出量。

2.3 高位集群鉆孔抽放參數(shù)

2104綜采工作面的高位集群鉆孔布置方式借鑒了相鄰已回采2101回風(fēng)順槽高位鉆孔的抽采經(jīng)驗，高位鉆的抽采區(qū)域為5～8倍采高范圍（即采場上覆巖層的裂隙帶范圍）。

2104綜采工作面的高位集群鉆孔布置于2106膠帶順槽內(nèi)，第一組高位集群鉆孔位于2106膠帶順槽里程1220m位置，共布置了27組覆蓋采煤區(qū)域，其中1#鉆場布置了10個高位抽采鉆孔，2～27#鉆場均布置了6個抽采鉆孔，相鄰鉆場之間的距離為40m，鉆孔可覆蓋2104工作面的順槽上隅角以及切眼方向40m范圍，鉆孔直徑為Φ94mm，終孔位置在煤層頂板上方5～8倍的采高范圍[4]。

圖1 2104工作面高位集群抽放鉆孔布置圖

2.4 上隅角抽放鉆孔（煤柱孔）

2104上隅角鉆孔布置于2106膠帶順槽，用于抽放回采期間采空區(qū)低濃瓦斯，以減小工作面瓦斯涌出量。2104上隅角鉆孔第一組位于2106膠帶順槽里程1240m位置，共布置54組鉆孔，相鄰兩組鉆孔間距20m。每組設(shè)計施工4個鉆孔，垂直于巷道走向布置，終孔位置位于2104膠帶順槽頂板附近，鉆孔直徑為Φ170mm，單孔的深度為26m，共設(shè)計布置鉆孔216個。

孔號 方位角（與巷道中線夾角） 傾角 設(shè)計孔深 鉆孔直徑 開孔高度上排 90° 1～6° 26m 170mm 1.2m下排 90° 1～6° 26m 170mm 1.2m

圖2 2104工作面上隅角瓦斯抽放鉆孔布置示意圖

3 瓦斯抽采效果分析

1）抽采量。2104膠帶順槽區(qū)域預(yù)抽鉆孔共施工399個（含補孔），累計進尺52984m，其中成孔285個，傾角介于-3°至+3°之間。

2104膠帶順槽于2014年10月至2017年6月累計抽放956天，抽放量為1254879m3。

2）風(fēng)排量2104工作面回采期間的實測最大絕對瓦斯涌出量為19.88m3/min，工作面監(jiān)測的最大抽采量為8.87m3/min；割煤期間監(jiān)測的順槽上隅角瓦斯最大量為0.7%，礦井整體平均抽采量為25.7m3/min。

綜合分析抽采量和風(fēng)排量瓦斯，2104工作面的瓦斯抽采效果不僅達到了預(yù)期目的，而且滿足了安全回采的要求。

4 結(jié)語

吉寧井田斷層相對發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造中等，2#煤層的埋藏深度較大，壓力相對也較大，地溫基本正常，煤層頂?shù)装鍑鷰r以軟弱～較堅硬泥巖、砂質(zhì)泥巖、砂巖為主，斷層發(fā)育地段煤層破壞程度較大，煤層正常地段破壞程度低，總體瓦斯含量相對高，故煤層埋深、壓力和瓦斯含量是影響2#煤層瓦斯突出的主要因素[5]。

因此，必須在回采前采取一系列有效的綜合治理瓦斯措施，只有在確保安全的前提下，方可進行采掘作業(yè)。