高瓦斯超長(zhǎng)綜放工作面瓦斯治理技術(shù)

武霄翔

（山西高河能源有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

瓦斯[1-3]是煤礦開(kāi)采的主要災(zāi)害之一，同時(shí)其又是一種清潔的能源，如何高效利用煤層賦存瓦斯對(duì)煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。瓦斯抽采[4-6]作為一種有效的治理瓦斯方法被廣泛推廣應(yīng)用，一礦一策、一面一策的瓦斯治理方式為瓦斯治理的有效性和針對(duì)性提供了根本遵循。

1 工程概況

高河能源E2306 工作面為綜放工作面，該工作面位于東二盤(pán)區(qū)，南鄰E2305 工作面采空區(qū)，北鄰E2307 工作面采空區(qū)，西為+450 m 水平北翼大巷，東為9#村莊保護(hù)煤柱。工作面開(kāi)采3 號(hào)煤層，埋深為440.5～482.5 m，平均煤厚6.41 m，平均傾角3°。E2306 工作面切眼長(zhǎng)310 m，膠帶順槽全長(zhǎng)981 m，與進(jìn)風(fēng)順槽相距310 m，進(jìn)風(fēng)順槽全長(zhǎng)1054 m，回風(fēng)巷道全長(zhǎng)2590 m，設(shè)計(jì)可采長(zhǎng)度為496 m。根據(jù)工作面物探結(jié)果可知，該工作面無(wú)陷落柱、斷層等構(gòu)造影響，地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。根據(jù)礦井瓦斯檢測(cè)報(bào)告，高河能源所開(kāi)采3 號(hào)煤層瓦斯含量達(dá)10.5 m3/t，煤層透氣性系數(shù)為0.553 5 m2/(MPa2·d)，原始瓦斯壓力最大0.6 MPa，為高瓦斯礦井。E2306 工作面原始瓦斯含量最大值為10 m3/t，采用兩進(jìn)一回的全風(fēng)壓通風(fēng)方式。為滿(mǎn)足礦井通風(fēng)，采用柔?；炷林ёo(hù)技術(shù)，對(duì)進(jìn)風(fēng)順槽采空區(qū)段實(shí)行沿空留巷。圖1為E2306 工作面布置圖。

2 工作面瓦斯治理技術(shù)

2.1 本煤層瓦斯預(yù)抽

為保證E2306 工作面回采安全，需對(duì)工作面煤體瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，采用本煤層順層鉆孔進(jìn)行煤體瓦斯抽采，抽采鉆孔布置在工作面兩側(cè)順槽工作面?zhèn)葞汀Ｍ瑫r(shí)，在工作面回采過(guò)程中，本煤層順槽鉆孔還可對(duì)工作面前方瓦斯進(jìn)行抽采，實(shí)現(xiàn)邊采邊抽。

圖1 E2306 工作面布置示意圖

（1）鉆孔布置

兩順槽本煤層預(yù)抽鉆孔布置參數(shù)見(jiàn)表1。① 布置形式：兩側(cè)順槽本煤層預(yù)抽鉆孔均采用雙排布置，分為上、下兩排，為三花型式；② 開(kāi)孔高度：兩側(cè)順槽上排抽放鉆孔開(kāi)孔高度均為2.5 m，下層抽放鉆孔開(kāi)孔高度均為2 m；③ 鉆孔間距：膠帶順槽單排鉆孔間距5 m，進(jìn)風(fēng)順槽單排鉆孔間距3.4 m；④ 鉆孔直徑：孔徑均為94 mm；⑤ 鉆孔深度：膠帶順槽鉆孔深度為175 m，進(jìn)風(fēng)順槽鉆孔深度為188/175/155 m；⑥ 鉆孔封孔長(zhǎng)度：兩側(cè)順槽鉆孔封孔長(zhǎng)度均為16 m。

圖2 順層鉆孔布置示意圖

（2）施工要求

兩順槽鉆孔布置要符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔布置覆蓋整個(gè)工作面長(zhǎng)度，相互交錯(cuò)20 m。順層鉆孔按照15 m 進(jìn)行分段，6 個(gè)鉆孔進(jìn)行并網(wǎng)連接。

表1 本煤層瓦斯預(yù)抽鉆孔參數(shù)表

2.2 高位大孔徑鉆孔抽采

為解決采空區(qū)瓦斯涌出量大的問(wèn)題，在E2306工作面進(jìn)風(fēng)順槽3#鉆場(chǎng)內(nèi)，采用千米鉆機(jī)施工高位大孔徑鉆孔，對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。3#鉆場(chǎng)尺寸為：長(zhǎng)8 m，深5 m，高3.5 m。在靠近工作面?zhèn)葞褪┕? 個(gè)高位大直徑鉆孔，鉆孔布置為上、下兩排，呈三花狀。下排鉆孔編號(hào)為1#、3#和5#，鉆孔開(kāi)孔高度2.2 m，鉆孔間距為1 m，1#鉆孔距進(jìn)風(fēng)順槽側(cè)幫1 m，3#和5#順序布置；上排鉆孔編號(hào)為2#、4#和6#，鉆孔開(kāi)孔高度3.0 m，鉆孔間距1 m，2#鉆孔距進(jìn)風(fēng)順槽側(cè)幫1.5 m，4#和6#鉆孔順序布置；高位鉆孔位于工作面煤層上方35 m，在水平方向，1#～6#鉆孔終孔位置距進(jìn)風(fēng)順槽巷幫分別為18 m、23 m、38 m、43 m、48 m、53 m 和58 m。表2 為高位鉆孔參數(shù)表，圖2 為鉆孔布置示意圖。

表2 高位大孔徑鉆孔參數(shù)表

圖3 高位大直徑鉆孔布置示意圖

2.3 采空區(qū)埋管抽采

為防止工作面上隅角瓦斯超限，徹底解決工作面上隅角瓦斯積聚的問(wèn)題，在工作面沿空留巷段的柔模混凝土墻內(nèi)埋設(shè)瓦斯抽采管路，對(duì)工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。柔?；炷翂β窆芪恢镁嘞锏理敯?.5 m，埋管間隔10 m，并與進(jìn)風(fēng)順槽內(nèi)的Ф500 mm 瓦斯管路連接。

3 工作面瓦斯治理效果分析

3.1 預(yù)抽效果分析

E2306 工作面切眼長(zhǎng)度為310 m，推進(jìn)回采長(zhǎng)度為496 m，自第一個(gè)本煤層鉆孔施工起至最后一個(gè)本煤層鉆孔施工結(jié)束，回采區(qū)域總計(jì)進(jìn)行了不少于1310 d 的抽采，總計(jì)抽采瓦斯586.91 萬(wàn)m3，抽采率達(dá)到46.51%。本煤層抽采后工作面煤層瓦斯含量下降到5.349 7 m3/t，殘存瓦斯含量為2.069 8 m3/t，瓦斯壓力為0.306 MPa。

3.2 同步抽采效果分析

通過(guò)本煤層鉆孔邊抽邊采、高位大孔徑鉆孔抽采和采空區(qū)埋管抽采綜合治理，共計(jì)抽采瓦斯236.27 萬(wàn)m3，工作面瓦斯含量大幅度減小，瓦斯抽采濃度平均為11.84%。通過(guò)監(jiān)測(cè)工作面回采過(guò)程中可知，上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象得到明顯改善，瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.69%，平均值為0.52%；回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.61%，平均濃度為0.36%。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)本煤層預(yù)抽鉆孔對(duì)E2306 工作面瓦斯進(jìn)行預(yù)抽，總計(jì)抽采瓦斯586.91 萬(wàn)m3，抽采率達(dá)到46.51%。抽采后工作面煤層瓦斯含量下降到5.349 7 m3/t，瓦斯壓力為0.306 MPa。

（2）通過(guò)本煤層鉆孔邊抽邊采、高位大孔徑鉆孔抽采和采空區(qū)埋管抽采可有效解決工作面回采期間的瓦斯問(wèn)題。經(jīng)監(jiān)測(cè)，上隅角瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.69%，平均值為0.52%，回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛绕骄禐?.36%。