宋斌

（山西晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西晉城 048000）

趙莊礦“一面四巷”瓦斯抽采技術(shù)研究

宋斌

（山西晉煤集團(tuán)趙莊煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西晉城 048000）

針對(duì)趙莊礦3號(hào)煤層瓦斯抽采率低、瓦斯抽采濃度低、鉆孔成孔難的特征，采用底抽巷來(lái)消除雙巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性，同時(shí)通過(guò)高抽巷，提高瓦斯抽放濃度和抽放率。優(yōu)化高抽巷抽采方式，進(jìn)而論證了“一面四巷”通風(fēng)的可行性，最終形成一套“一面四巷”瓦斯抽采與通風(fēng)治理技術(shù)，保障了趙莊礦的安全生產(chǎn)。

“一面四巷”；瓦斯抽采；高抽巷；底抽巷

1 趙莊礦1307工作面瓦斯概況

1307工作面可采長(zhǎng)度2 103m，工作面走向長(zhǎng)度232.5m，回采時(shí)平均煤厚4.6m，1307工作面煤炭?jī)?chǔ)量為319.4萬(wàn)t，1307工作面瓦斯儲(chǔ)量為0.4億m3。工作面共布置有5條巷道分別為：13071巷、13072巷、1307底抽巷、1307-2底抽巷、高抽巷。1307工作面煤層瓦斯含量最高為12.73m3/t，瓦斯殘存量為2.65m3/t。工作面構(gòu)造復(fù)雜，存在5處構(gòu)造異常區(qū)和7處抽采盲區(qū)。1307工作面高抽巷北側(cè)為13071巷，南側(cè)為13064巷。

針對(duì)趙莊煤礦開(kāi)采3號(hào)煤層瓦斯抽采率低，瓦斯抽采濃度低，鉆孔成孔難的問(wèn)題，趙莊礦以1307工作面作為試點(diǎn)，采用底抽巷來(lái)消除雙巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性，通過(guò)高抽巷，提高瓦斯抽放濃度和抽放率，使工作面瓦斯含量明顯降低，從而解決綜采工作面和上隅角瓦斯超限問(wèn)題[1]。圖1為趙莊礦1307工作面“一面四巷”示意圖。

2 “一面四巷”空間立體瓦斯抽采

2.1 高抽巷抽采優(yōu)化

1）高抽巷道全程密閉抽采。在1104巷道口斜坡處進(jìn)行密封，在密閉空間里嵌入兩條抽放管路，連接到抽放系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)行全程密閉抽放。高抽巷道全程密閉抽放可以一次密閉來(lái)保障整個(gè)工作面的采空區(qū)卸壓抽放。圖2為高抽巷全程密閉示意圖。

2）高抽巷道密閉墻的設(shè)置。a.巷道閉墻處及前后10m噴漿，噴漿厚度不少于200mm，噴漿前墻體周圍雜物要清理干凈，周圍鐵絲網(wǎng)要剪掉，活渣清理掉，見(jiàn)硬幫硬頂，噴漿后開(kāi)始建墻。在高抽巷與1104回風(fēng)巷交叉處開(kāi)始建密閉墻，相距5m處建另一道密閉墻，中間用河砂充填，每充填500mm高，注水一次，使河沙沉淀落實(shí)依次施工。墻建好后，對(duì)磚墻及墻前10m復(fù)噴，杜絕漏風(fēng)。建墻由通風(fēng)科負(fù)責(zé)，抽采科監(jiān)督。b.磚墻為磚、灰、沙結(jié)構(gòu)，下部見(jiàn)實(shí)底，兩墻中間的充填部分也必須見(jiàn)實(shí)底，密閉墻必須按永久設(shè)施構(gòu)筑。墻體平整，無(wú)裂縫、重縫和空縫，墻體嚴(yán)密不漏風(fēng)，密閉墻示意圖，見(jiàn)圖3。c.四周要掏槽，見(jiàn)實(shí)幫、實(shí)頂、實(shí)底后，深0.5m，封頂時(shí)要與巷道頂板接實(shí)，并進(jìn)行圈邊。

3）高抽巷管路的鋪設(shè)。依據(jù)瓦斯抽采量預(yù)計(jì)結(jié)果，按下式計(jì)算：

式中：D為瓦斯抽采管內(nèi)徑，m；Q為瓦斯管中混合瓦斯流量，取150m3/min；V為瓦斯管中混合瓦斯經(jīng)濟(jì)流速，取12m/s。

按上式計(jì)算內(nèi)徑為515mm的管路，實(shí)際選型中需留有余量，由于主管路距離高抽巷較近，目前1104回風(fēng)巷當(dāng)中的355mm管路滿足不了需求，可從主管路把560mm、960mm管路引進(jìn)來(lái)。

高位抽放巷內(nèi)敷設(shè)560mm、960mm抽放管路，其中一趟超過(guò)密閉墻5m，一趟超出密閉墻15m，抽放管位于密閉墻2/3高處，密閉墻以里的抽放管采用金屬鐵架加以保護(hù)，管路沿巷頂引出。

4）高抽巷分段密閉抽放瓦斯。為了更好的發(fā)揮高抽巷道的作用，將1307高抽巷道分兩段進(jìn)行密閉抽放。在回采的時(shí)候先對(duì)1號(hào)瓦斯道進(jìn)行密閉抽采，工作面回采至密閉的時(shí)候，1號(hào)瓦斯道和2號(hào)瓦斯道進(jìn)行連接，密閉外道，此處可以補(bǔ)打一些下向孔，解決過(guò)渡階段密閉的阻礙作用導(dǎo)致的高抽巷無(wú)法變形，鉆孔可以連接到回風(fēng)抽放管路，也可以敞開(kāi)在巷道內(nèi)[2-5]。圖4為分段抽放示意圖。

3 “一面四巷”通風(fēng)可行性分析

1307工作面采用一面四巷，即兩條順槽（13064巷、13071巷，通風(fēng)方式為一進(jìn)一回）、一條底抽巷（只掩護(hù)13071巷，13074巷的掘進(jìn)）、一條高抽巷。采用U型通風(fēng)，最難解決的是上隅角瓦斯超限問(wèn)題，采用高抽巷治理技術(shù)對(duì)上隅角瓦斯治理有直接的作用，順層鉆孔和底抽巷穿層鉆孔抽采對(duì)煤體瓦斯進(jìn)行了卸壓和抽采，緩解了U型通風(fēng)壓力，通過(guò)實(shí)際相關(guān)參數(shù)進(jìn)行理論分析和計(jì)算，對(duì)“一面四巷”通風(fēng)可行性進(jìn)行分析：

1307工作面回采長(zhǎng)度2103.3m，工作面長(zhǎng)度232.5m，采高4.5m，則1307工作面回采煤量A為312.5萬(wàn)t。

1307工作面煤層瓦斯含量預(yù)測(cè)平均為12.73m3/t，則1307工作面瓦斯儲(chǔ)量Q為3 978.1萬(wàn)m3。根據(jù)AQ1026-2006《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》中的規(guī)定采煤工作面每日回采煤量在6 001～8 000 t煤時(shí)，煤體可解吸瓦斯量≤5m3/t。1307工作面的煤體殘存瓦斯量為2.65m3/t，所以工作面在回采前煤體瓦斯含量必須降到7.65m3/t以下。

4 高抽巷、底抽巷抽放效果分析

在工作面回采前高抽巷已經(jīng)接通，帶上負(fù)壓對(duì)工作面切眼處的煤體瓦斯進(jìn)行抽采，由于工作面煤體沒(méi)有破碎，涌出的瓦斯含量較低，目前高抽巷瓦斯日抽放量都在60000m3左右，濃度在16%左右，此時(shí)的負(fù)壓5 kPa左右，抽放效果良好。

1307底抽巷截止2014年12月19日，日抽放量在7572m3～8 847.5m3左右，純流量在4.5～6.1m3/min左右，濃度在30%左右，效果不是很顯著。分析其原因?yàn)椋和M鉆孔出現(xiàn)串孔的現(xiàn)象比較多，導(dǎo)致抽放效果差；受K6灰?guī)r含水層的影響，導(dǎo)致鉆孔封孔后存在漏氣現(xiàn)象，負(fù)壓降低，抽放效果較差。

可以采取的措施：合理布置并優(yōu)化鉆孔，避免串孔現(xiàn)象發(fā)生；打鉆結(jié)束后，按照要求進(jìn)行洗孔、沖孔；按照要求進(jìn)行封孔、注漿，保證封孔質(zhì)量；在抽放管路連接處，采用一定粘性的膠水，保證管路連接的氣密性；采取CO2預(yù)裂爆破或者水力壓裂等增透措施，增加3號(hào)煤層的透氣性，從而提高抽采效果。

5 1307工作面瓦斯治理效果

在趙莊礦由于實(shí)現(xiàn)了“一面四巷”空間抽采瓦斯的方法，整個(gè)1307工作面本煤層的瓦斯抽放量從15%增加到50%，工作面在回采前煤體瓦斯含量降到了6.65m3/t，能夠滿足工作面的安全回采。

6 結(jié)論

1）綜合分析高抽巷的應(yīng)用情況，目前高抽巷層位在距頂板40m左右，層位偏低導(dǎo)致抽采瓦斯混量較大，瓦斯?jié)舛容^低，根據(jù)1306工作面高位鉆孔的抽采情況，高抽巷層位應(yīng)當(dāng)處在裂隙帶最大高度為43.33～78.19m的范圍內(nèi)。

2）由于鋪設(shè)到1307工作面高抽巷的抽放管路較長(zhǎng)，管路阻力大，負(fù)壓沿程損失較大，無(wú)法形成高負(fù)壓抽放的局面，根據(jù)實(shí)際情況，目前巷口合理的瓦斯抽放負(fù)壓可以在5～7 kPa之間。

3）采取了1307工作面高抽巷與底抽巷貫通，對(duì)高抽巷道全程密閉抽，以及高抽巷抽采調(diào)控技術(shù)等措施對(duì)高抽巷進(jìn)行了優(yōu)化。

[1]王林.銅川焦坪礦區(qū)頂板走向高抽巷合理層位研究[D].焦作:河南理工大學(xué)，2009.

[2]劉唐圣.綜放面走向高抽巷參數(shù)的確定與數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)[D].太原:太原理工大學(xué)，2013.

[3]劉楚.基于工作面采場(chǎng)瓦斯?jié)舛确植嫉墓ぷ髅骓敯甯叱橄镂恢脙?yōu)選研究[D].太原:太原理工大學(xué)，2013.

[4]秦帥.高瓦斯綜放面走向高抽巷布置與抽采技術(shù)研究[D].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

[5]何吉春.鄰近層卸壓瓦斯的涌出與治理[J].煤礦安全，2005(6)：7-9.

[6]顧八信,許詳生,龔世偉，等.底板抽放巷在瓦斯綜合治理中的應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2004(S1):16-20.

[7]劉澤功,袁亮,戴廣龍,等.采場(chǎng)覆巖裂隙特征研究及在瓦斯抽放中應(yīng)用[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2004(4):10-15.

[8]涂敏.潘謝礦區(qū)采動(dòng)巖體裂隙發(fā)育高度的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2004(6):641-645.

[9]胡寶軍,葛正穩(wěn).上保護(hù)層開(kāi)采的瓦斯綜合治理[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2004(5):49-50.

[10]李學(xué)來(lái),劉見(jiàn)中.瓦斯災(zāi)害治理新技術(shù)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2004(7):104-107.

Gas Drainage Technology of One-face-four-roadway in Zhaozhuang Mine

SONG Bin
(Zhaozhuang Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng 048000,China)

To solve low gas drainage rate,low gas concentration,and difficult drilling in No.3 coal seam in Zhaozhuangmine,floor drainage roadway was used to eliminate the outburst hazards of double-roadway driving face.Meanwhile,with high drainage roadway,the gas drainage concentration and rate were increased.The drainage way of the high drainage roadway was optimized,which verified the feasibility of one-face-four-roadway ventilation.Finally,a set of gas ventilation and control technologies on one-face-four-roadway were established,which could guarantee the safe production of Zhaozhuang Mine.

one-face-four-roadway;gas drainage;high drainage roadway;floor drainage roadway

TD712

A

1672-5050（2015）05-0011-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.005

（編輯：樊敏）

2015-03-19

宋斌(1978-)，男，河北灤縣人，碩士研究生，高級(jí)工程師，從事煤礦管理工作。