程晉賢

（西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司鎮(zhèn)城底礦， 山西 古交 030203）

我國(guó)許多礦山相繼進(jìn)入深部開采階段。隨著開采水平延深，深部開采表現(xiàn)出瓦斯賦存量大、瓦斯壓力大的特點(diǎn)，而且由于我國(guó)大部分的煤層為低滲透煤層，因此在進(jìn)行深部開采時(shí)會(huì)面臨嚴(yán)重的瓦斯大量涌出現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，瓦斯事故占到我國(guó)煤礦安全事故的近60%，嚴(yán)重制約高瓦斯礦井安全高效開采[1]。因此進(jìn)行煤礦瓦斯抽采和達(dá)標(biāo)評(píng)價(jià)對(duì)于煤礦安全生產(chǎn)具有十分重要的意義[2，3]。

1 工作面概況

西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司鎮(zhèn)城底礦（全文簡(jiǎn)稱鎮(zhèn)城底礦）隸屬于西山煤電集團(tuán)公司，位于古交市西北約11 km，礦井面積約33 km2，屬于低瓦斯礦井，井田內(nèi)煤層賦存條件復(fù)雜，不穩(wěn)定、多煤層、近距離是其煤層賦存的主要特征。28620 工作面井下屬于南六下組采區(qū)，為南六下組采區(qū)首采工作面，南鄰礦界，北東接下組煤回風(fēng)、皮帶、軌道巷，其他為未采區(qū)。

目前鎮(zhèn)城底礦主要開采2 號(hào)-3 號(hào)和8 號(hào)煤層，28620 工作面主采8 號(hào)煤層，工作面走向長(zhǎng)度1 022 m，傾向長(zhǎng)度138 m，可采儲(chǔ)量為693 383 t。所采煤層為8 號(hào)煤層，煤層穩(wěn)定，煤層傾角0°～14°，平均為6°，煤層平均厚度4.60 m。經(jīng)鑒定8 號(hào)煤層的煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，爆炸指數(shù)為25.59%，自然發(fā)火傾向性為Ⅱ類，屬自然煤層，自然發(fā)火期為60 d。根據(jù)參數(shù)測(cè)定報(bào)告的測(cè)定結(jié)果，參考礦井煤層底板等高線圖及井上下對(duì)照?qǐng)D，對(duì)28620 工作面煤層瓦斯含量與埋深的關(guān)系進(jìn)行回歸分析，預(yù)計(jì)得出28620工作面本煤層絕對(duì)瓦斯涌出量為14.8 m3/min，鄰近層絕對(duì)瓦斯涌出量為11.7 m3/min，回采時(shí)絕對(duì)瓦斯涌出量預(yù)計(jì)為26.5 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量12.72 m3/t。

2 瓦斯抽采概況

根據(jù)28620 工作面掘進(jìn)期間瓦斯抽采情況及本工作面瓦斯來(lái)源情況等進(jìn)行綜合分析。經(jīng)研究決定，28620 工作面采用“本煤層鉆孔抽采+裂隙帶鉆孔抽采+瓦斯治理巷大直徑鉆孔抽采”來(lái)解決工作面回采期間的瓦斯問(wèn)題。工作面使用布置于南六下組采區(qū)回風(fēng)大巷與軌道大巷之間的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)的南六下組采區(qū)移動(dòng)瓦斯抽采泵站進(jìn)行瓦斯抽采，泵站內(nèi)安裝3臺(tái)型號(hào)為2BEC52 的水環(huán)式真空泵和1 臺(tái)型號(hào)為ZWY260/315（G）的水環(huán)式真空泵，電機(jī)功率均為315 kW，最大吸氣量均為260 m3/min，抽采能力能夠滿足要求。

2.1 本煤層鉆孔的布置

根據(jù)22602、22612 工作面瓦斯預(yù)抽鉆孔效果分析及28620 工作面煤層透氣性系數(shù)得出，28620 工作面本煤層鉆孔在順槽內(nèi)按間距6 m 布置，鉆孔距底板位置1 500 mm。計(jì)劃在28620 軌道順槽進(jìn)行本煤層鉆孔施工，鉆孔孔深120 m，夾角90°，傾角與煤層走向一致[4]，鉆孔孔徑為113 mm。

2.1.1 軌道順槽本煤層預(yù)抽鉆孔布置

本煤層鉆孔開孔位置從軌道順槽里程70 m 處開始，至軌道順槽里程998 m 處結(jié)束，向皮帶順槽施工，共計(jì)施工鉆孔155 個(gè)，鉆孔編號(hào)為GB1 號(hào)—GB155 號(hào)。

2.1.2 中部聯(lián)絡(luò)巷本煤層預(yù)抽鉆孔布置

1）第一區(qū)段鉆孔開孔位置從中部聯(lián)絡(luò)巷里程6 m處開始，至中部聯(lián)絡(luò)巷132 m 處結(jié)束，向工作面方向施工單向遞減鉆孔，鉆孔間距為6 m，共計(jì)施工鉆孔22 個(gè)，鉆孔編號(hào)為L(zhǎng)B1 號(hào)—LB22 號(hào)，所有鉆孔全部預(yù)裂，鉆孔參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 第一區(qū)段鉆孔參數(shù)

2）第二區(qū)段鉆孔開孔位置從中部聯(lián)絡(luò)巷132 m處開始，向外側(cè)施工單向遞減鉆孔，鉆孔間距為6 m，共計(jì)施工鉆孔13 個(gè)，鉆孔編號(hào)為L(zhǎng)B 23—LB 35，鉆孔參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 第二區(qū)段鉆孔參數(shù)

28620 工作面累計(jì)施工本煤層鉆孔190 個(gè)，施工鉆孔進(jìn)尺20 220 m。

2.1.3 本煤層鉆孔抽采量預(yù)測(cè)

工作面本煤層抽采鉆孔單孔平均抽采量為0.04 m3/min，28620 工作面本煤層布置190 個(gè)鉆孔，因鉆孔瓦斯抽采不均衡，取不均衡系數(shù)為0.8，對(duì)工作面本煤層抽采量進(jìn)行預(yù)計(jì)為6.1 m3/min。

2.2 頂板裂隙帶鉆孔的布置

2.2.1 頂板裂隙帶瓦斯抽采鉆孔參數(shù)

根據(jù)公式計(jì)算冒落帶高度：

式中：H為工作面采厚（4.6 m），取H=4.6 m 代入式中進(jìn)行計(jì)算。

經(jīng)計(jì)算取最小值：M冒=9.12 m

根據(jù)公式計(jì)算裂隙帶高度：

工作面采厚為4.6 m，取H=4.6 代入式中進(jìn)行計(jì)算；

經(jīng)計(jì)算取最大值：M裂=47.57 m

由上述計(jì)算可知裂隙帶鉆孔終孔位置范圍取9.12～47.57 m；通過(guò)研究決定28620 軌道順槽頂板裂隙帶鉆孔布置如下：

1）由于考慮到工作面初采，頂板初次跨落時(shí)的瓦斯不均勻涌出，要求第一個(gè)鉆場(chǎng)開孔位置在距工作面切眼20 m 處施工，1 號(hào)鉆場(chǎng)施工鉆孔10 個(gè)，鉆孔孔徑113 mm。根據(jù)28620 軌道順槽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，軌道順槽1 000～1 022 m 處，由于煤層上行，坡度為3°，煤層傾角與頂板等高線的變化，為了保證鉆場(chǎng)的正常銜接，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 28620 軌道順槽1 號(hào)頂板裂隙帶鉆場(chǎng)鉆孔參數(shù)

2）根據(jù)28620 軌道順槽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，軌道順槽330～1 000 m 處，由于煤層上行，坡度為3°，煤層傾角與頂板等高線的變化，為了保證鉆場(chǎng)的正常銜接，所以該區(qū)段鉆場(chǎng)施工鉆孔10 個(gè)，鉆孔孔徑為113 mm，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表4。

表4 28620 軌道順槽2 號(hào)-24 號(hào)頂板裂隙帶鉆場(chǎng)鉆孔參數(shù)

為了加強(qiáng)低位鉆孔對(duì)上隅角的抽采銜接，每2個(gè)鉆場(chǎng)間補(bǔ)充施工1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)鉆孔，每五個(gè)鉆孔為一組，為補(bǔ)充鉆場(chǎng)。

3）根據(jù)28620 軌道順槽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，軌道順槽50～330 m 處，煤層平緩，所以該區(qū)段鉆場(chǎng)施工鉆孔10 個(gè)，鉆孔孔徑為113 mm，設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 28620 軌道順槽25 號(hào)-32 號(hào)頂板裂隙帶鉆場(chǎng)鉆孔參數(shù)

為了加強(qiáng)低位鉆孔對(duì)上隅角的抽采銜接，每2個(gè)鉆場(chǎng)間補(bǔ)充施工1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)鉆孔，每五個(gè)鉆孔為一組，為補(bǔ)充鉆場(chǎng)。

4）28620 軌道順槽共設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)32 個(gè)，補(bǔ)充鉆場(chǎng)32 個(gè)，鉆孔480 個(gè)；預(yù)計(jì)施工鉆孔進(jìn)尺20 747 m。

5）工作面頂板裂隙帶鉆孔抽采量預(yù)測(cè)。工作面頂板裂隙帶抽采鉆孔（按照同時(shí)抽采15 個(gè)裂隙帶鉆孔進(jìn)行計(jì)算）單孔平均抽采量為0.62 m3/min，因鉆孔瓦斯抽采不均衡，取不均衡系數(shù)為0.8，對(duì)抽采量進(jìn)行預(yù)計(jì)為7.4 m3/min。

2.3 瓦斯治理巷煤柱大直徑鉆孔

1）28620 瓦斯治理巷從軌道順槽里程1 000 m處開口，外錯(cuò)28620 工作面軌道順槽水平距離30 m，沿8 號(hào)煤層的走向掘進(jìn)，與工作面軌道順槽平行，掘進(jìn)至28620 軌道順槽150 m 處，巷道總長(zhǎng)969 m。

大直徑鉆孔施工在工作面瓦斯治理巷施工鉆孔，由瓦斯治理巷巷道向工作面軌道順槽施工大直徑鉆孔，每隔30 m 布置一個(gè)鉆孔，鉆孔孔深為26 m，根據(jù)瓦斯治理巷走向長(zhǎng)度共需施工鉆孔28 個(gè)，鉆孔進(jìn)尺728 m。在瓦斯治理巷內(nèi)鋪設(shè)瓦斯抽采管路，并對(duì)大孔徑鉆孔進(jìn)行封孔，對(duì)28620 工作面采空區(qū)進(jìn)行抽采。

2）工作面瓦斯治理巷大孔徑埋管對(duì)工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行控制，對(duì)抽采量進(jìn)行預(yù)計(jì)為：3.5 m3/min。

3 監(jiān)測(cè)監(jiān)控概況瓦斯抽采概況

充分發(fā)揮監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)管作用，是預(yù)防和降低瓦斯事故的重要手段。通過(guò)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備可以查看工作面瓦斯?jié)舛鹊母叩?，?dāng)工作面瓦斯局部超限時(shí)，只要及時(shí)采取措施確保28620 綜采面瓦斯?jié)舛仍诎踩秶畠?nèi)，就可以避免瓦斯事故的發(fā)生，因此要強(qiáng)化人機(jī)互檢制度和確保監(jiān)控監(jiān)測(cè)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。28620 工作面甲烷傳感器參數(shù)及安設(shè)位置見(jiàn)表6。

表6 28620 工作面甲烷傳感器參數(shù)及安設(shè)位置

28620 綜采面本煤層的預(yù)抽降低了煤層原始瓦斯含量，極大降低了工作面開采時(shí)工作面的瓦斯涌出量；鄰近工作面頂板裂隙帶瓦斯抽采有效抽采了由于采動(dòng)影響造成上鄰近層釋放的卸壓瓦斯，避免卸壓瓦斯進(jìn)入工作面，同時(shí)為工作面的快速推進(jìn)創(chuàng)造了條件；巷幫裂隙帶瓦斯抽采起到了上隅角埋管抽采的作用，對(duì)上隅角瓦斯的治理效果明顯，在延長(zhǎng)抽采時(shí)間的同時(shí)降低了瓦斯抽采成本。從瓦斯監(jiān)控設(shè)備顯示的瓦斯數(shù)據(jù)可知：瓦斯治理技術(shù)實(shí)施后，28620 綜采面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.34%以下，杜絕了瓦斯?jié)舛冗^(guò)高對(duì)綜采面開采的影響。

4 結(jié)論

1）通過(guò)對(duì)鎮(zhèn)城底礦28620 綜采工作面概況和瓦斯賦存情況的分析，結(jié)合工作面生產(chǎn)實(shí)際，提出了“本煤層鉆孔抽采+裂隙帶鉆孔抽采+瓦斯治理巷大直徑鉆孔抽采”的瓦斯治理技術(shù)。

2）通過(guò)抽放管路進(jìn)行本煤層和采空區(qū)的瓦斯抽放之后，在回采區(qū)域布置工作面甲烷傳感器，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過(guò)工作面預(yù)抽后有效的減少瓦斯壓力，實(shí)現(xiàn)卸壓增透，消除瓦斯突出危險(xiǎn)性，保障了礦井的安全高效開采。