萬峰礦綜采工作面瓦斯綜合抽采技術研究

霍曉林

(山西冀中能源集團礦業(yè)有限責任公司 ，山西 太原 030006）

1 區(qū)域概況

萬峰礦位于山西省霍西煤田汾孝礦區(qū)東部，孝義市南約10km處，行政區(qū)劃屬孝義市下柵鄉(xiāng)。礦區(qū)地勢平坦，交通條件便利。設計生產(chǎn)能力120萬t/a，設計服務年限69.8年，礦區(qū)面積16.1463km2，資源總量2.1032億t，設計可采儲量1.053億t，其中1#煤層全井田可采，9#、10+11#煤層全井田可采。

目前，萬峰礦批準開采1#煤層，煤層厚1.03～2.37m，平均厚度1.56m，煤層平均傾角為3°，結構簡單為煉焦用煤，1#煤層上部平均5m處為1#上煤層，1#上煤層平均厚度為0.8m。萬峰礦1#煤層瓦斯含量為8.11m3/t～11.56m3/t，可解析瓦斯含量6.24～9.36m3/t。瓦斯壓力為0.21～0.56MPa。

本礦井瓦斯抽采系統(tǒng)采用地面永久抽放，2BEC 67水環(huán)式真空泵（配套電機功率450kW）4臺（兩臺高負壓兩臺低負壓），單臺流量370m3/min；P2620真空泵（配套電機功率800kW）2臺（低負壓），單臺流量630m3/min；均實現(xiàn)了一運一備。

2 抽采方法及參數(shù)設計

2.1 回采工作面本煤層抽采

2.1.1 鉆孔布置

回采工作面采用順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯的抽采方法，分別在上順槽、下順槽每隔5m施工一個鉆孔，覆蓋整個工作面（上順槽第一個鉆孔距切眼東幫5m，下順槽第一個鉆孔距切眼東幫2.5m），鉆孔孔徑為94mm，長度為85m，鉆孔角度為3°?；夭晒ぷ髅嫔舷镒蚤_切眼里2.5m（下巷為5m）開始施工本煤層瓦斯抽采鉆孔，至工作面停采線外20m結束。順層鉆孔預抽回采區(qū)域煤層瓦斯鉆孔布置示意圖如圖1所示。

圖1 回采工作面順層鉆孔布置示意圖

2.1.2 封孔工藝

本煤層抽采鉆孔采用“兩堵一注”封孔方式，封孔深度15m，封孔管為直徑63mm的阻燃、抗靜電軟管[1]。

2.1.3 抽采管路管理

在工作面的推進至鉆孔距工作面切眼30m時，抽采鉆孔將進入卸壓區(qū)進行卸壓抽采，隨著抽采管路不斷變短，需將靠近切眼的管路逐段卸開，并使用法蘭片對端頭進行密封[2]。在工作面在回采時，上下巷需進行大約30m的超前支護，為保證工作面的正常推進，需提前拆除管路，并在抽采管末端特制一段2～3m長的短管，與靠近工作面的鉆孔用軟管相連，鉆孔報廢后向前移動短管，保持短管始終在抽采管路的末端，處于瓦斯積聚區(qū)域，保證工作面本煤層鉆孔可以抽取大量的卸壓瓦斯，使本煤層邊采邊抽取得較好的抽采效果[3]。

2.2 回采工作面鄰近層抽采

工作面鄰近層抽采采用高位鉆孔進行抽采，高位鉆場設在1#上煤層，通過打設頂板鉆孔及1#上煤層本煤層預抽鉆孔，把回采工作面采空區(qū)上部裂隙帶中的瓦斯抽出[4]及1#上煤層瓦斯進行預抽。

根據(jù)礦井近幾年礦井抽采經(jīng)驗，設計在回風順槽內(nèi)每70m布置一個高位鉆場，每個鉆場內(nèi)布置15個鉆孔的走向高位鉆孔，分3排布置，單排鉆孔終孔間距為10m，每排布孔5個。3排鉆孔終孔點分別落在煤層頂板向裂隙帶的位置，頂板鉆孔鉆場間鉆孔壓茬30m[5]。為進一步減少回采期間采空區(qū)瓦斯涌出，在高位鉆場內(nèi)施工1#上煤層本煤層預抽鉆孔，鉆孔布置1排17個本煤層鉆孔，鉆孔終孔間距為5m，回風順槽所有高位鉆場及鉆孔必須在工作面回采前全部完成施工。高位鉆孔抽布置方式如圖2所示。

圖2 回采工作面鄰近層鉆孔布置示意圖

2.3 采空區(qū)埋管抽采

2.3.1 老采空區(qū)

礦井1號煤層開采后，老采空區(qū)瓦斯涌出量較大，是礦井主要瓦斯來源之一[6]。為了防止其向其它采掘空間涌出瓦斯，設計進行老采空區(qū)瓦斯抽采。在密封采空區(qū)時，打密閉墻向采空區(qū)內(nèi)插管，1號煤層老采空區(qū)瓦斯抽采示意圖如圖3所示。

1號煤層自燃傾向性等級為Ⅱ類，根據(jù)《煤礦低濃度瓦斯管道輸送安全保障系統(tǒng)設計規(guī)范》，1號煤層進行采空區(qū)瓦斯抽采時，設計在距離抽采地點80m的管道上安裝一組自動噴粉抑爆裝置，火焰?zhèn)鞲衅骶嚯x抑爆裝置60m。

圖3 1號煤層老采空區(qū)瓦斯抽采示意圖

2.3.2 現(xiàn)采空區(qū)

在工作面回采時，上鄰近層涌出的瓦斯，隨著工作面的推進1#上煤層隨著頂板冒落進入采空區(qū)，然后再進入頂板冒落帶或裂隙帶，最后通過高位鉆孔實現(xiàn)抽采。但對于開采近距離煤層群，上鄰近層瓦斯涌出量較大的煤層，由于煤層間距較小，1#煤層開采對頂板巖層破壞程度較高，造成大量瓦斯很快釋放并涌入采空區(qū)，給通風管理和瓦斯抽采帶來壓力。

根據(jù)礦井回采工作面試驗了“雙埋管法”對上隅角和采空區(qū)瓦斯進行抽采，根據(jù)生產(chǎn)期間統(tǒng)計，采用“雙埋管法”大流量抽采效果較好，有效解決了上隅角瓦斯?jié)舛绕叩膯栴}。

1）上隅角淺埋抽采。在回風順槽鋪設一趟管路，對上隅角進行埋管抽采，埋管深入采空區(qū)切頂線以里的最深距離控制在10m以內(nèi)。

2）上隅角深埋抽采。在回風順槽鋪設一趟管路，對上隅角進行埋管抽采，埋管深入采空區(qū)切頂線以里的最深距離控制在20m以內(nèi)。

回風巷上隅角埋管抽采示意圖如圖4所示。

圖4 1105回采面上隅角雙埋管法抽采示意圖

3 結 語

隨著礦井深部開采，煤層瓦斯含量不斷增大，為了將工作面回采期間的瓦斯?jié)舛冉档桨踩狄韵?，針對萬峰礦1105綜采工作面瓦斯涌出情況，提出回采工作面本煤層抽采、回采工作面鄰近層抽采與采空區(qū)埋管抽采瓦斯綜合治理工藝，有效地控制了工作面上隅角瓦斯積聚和采空區(qū)瓦斯向工作面大量涌出的情況，保證了回采工作面的安全生產(chǎn)。