張會(huì)辰

（山東王晁煤電集團(tuán)有限公司，山東 棗莊 277100）

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》要求，煤與瓦斯突出礦井掘進(jìn)施工期間，為防止煤與瓦斯突出，威脅其它工作面安全，要求突出煤層所有回風(fēng)巷都必須是專用回風(fēng)巷，不得與其它工作面共用回風(fēng)，在設(shè)計(jì)工作面回風(fēng)順槽時(shí)，就必須設(shè)計(jì)一條直通總回的專用回風(fēng)通道，要想與總回溝通，不但涉及多條跨巷，施工時(shí)難度較大，還要穿過多層煤，每揭一次煤層都必須打鉆抽放消突，耗時(shí)、費(fèi)資。因此，針對(duì)12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶瓦斯抽采進(jìn)行方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 工程概況

1）開采背景。夫康煤礦可采煤層共15層，分上下兩組煤，上煤組依次為2→3→4→5→5-1→6→7→8→9→11→14號(hào)煤層，下煤組依次為22→28→30→32號(hào)煤層。設(shè)計(jì)先采下煤組，再采上煤組，煤組內(nèi)下行式開采。礦井投產(chǎn)時(shí)下煤組首采28號(hào)煤層，首采面為12801采面，備用面為12802采面，12802運(yùn)輸順槽是備用面的運(yùn)輸巷。

2）礦井瓦斯抽采系統(tǒng)。礦井地面永久抽采泵房已正常投入使用，目前采用地面抽采系統(tǒng)對(duì)該掘進(jìn)工作面進(jìn)行煤層瓦斯預(yù)抽。高負(fù)壓選用高效節(jié)能的水環(huán)式真空泵：2BE3 50型（n=380rpm）二臺(tái)，工況流量Q高g=201m3/min，耗水量17.1m3/h臺(tái)，真空泵配套防爆型電動(dòng)機(jī)YB3-355L1-4（280kW、660V）。低負(fù)壓選用高效節(jié)能的水環(huán)式真空泵：2BE3 42型（n=440rpm）三臺(tái)，工況流量Q低g=142m3/min，耗水量9m3/h臺(tái)，真空泵配套防爆型電動(dòng)機(jī) YB3-315L-4（185kW、660V）。抽采管道選用PE管（聚乙烯），高負(fù)壓抽采主管道DW450，抽采支管DW280；低負(fù)壓抽采主管道DW630。

2 原抽采方案

原設(shè)計(jì)布置12802底板瓦斯抽采巷穿層預(yù)抽12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶瓦斯，將瓦斯抽采巷布置在32號(hào)煤層底板巖層中，通過在底板瓦斯抽采巷布置鉆場(chǎng)，施工穿層鉆孔預(yù)抽首采工作面及下區(qū)段（備用面）的區(qū)域及條帶瓦斯。共設(shè)計(jì)布置11瓦斯抽采回風(fēng)巷、11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷和12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷三條底板專用瓦斯抽采巷穿層預(yù)抽28號(hào)煤層首采工作面及28號(hào)煤層下區(qū)段（備用面）整個(gè)工作面區(qū)域煤層的瓦斯，11瓦斯抽采回風(fēng)巷和11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷分別穿層預(yù)抽12801回風(fēng)和運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶及12801首采面區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯，12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷穿層預(yù)抽12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶煤層瓦斯。11瓦斯抽采回風(fēng)巷長度552m，11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷長度511m，12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷長度506m。原設(shè)計(jì)底板瓦斯抽采巷布置平面圖如圖1所示。

圖1 原設(shè)計(jì)底板瓦斯抽采巷布置平面圖

3 方案優(yōu)化

1）方案優(yōu)化設(shè)計(jì)。將原方案設(shè)計(jì)中布置三條底板專用瓦斯抽采巷穿層預(yù)抽28號(hào)煤層首采工作面及28號(hào)煤層下區(qū)段整個(gè)工作面區(qū)域瓦斯的抽采方法，調(diào)整為利用現(xiàn)有已布置完畢的兩條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風(fēng)巷和11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷）穿層預(yù)抽28號(hào)煤層首采工作面順槽條帶及28號(hào)煤層下區(qū)段12802運(yùn)輸順槽條帶瓦斯的方法。即：利用11瓦斯抽采回風(fēng)巷和11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷分別穿層預(yù)抽12801回風(fēng)和運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶及12801首采面區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯；同時(shí)利用11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷穿層預(yù)抽12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶煤層瓦斯，取消12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷的施工，減少建井工程巷道506m。優(yōu)化后的底板瓦斯抽采巷布置平面圖如圖2所示。

圖2 優(yōu)化后的底板瓦斯抽采巷布置平面圖

2）存在的問題。從11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷向12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶煤層施工穿層鉆孔，一是距離較長，最長的鉆孔達(dá)146m，用現(xiàn)有配Φ50mm鉆桿的ZY1250型鉆機(jī)施工難度大，動(dòng)力不足，鉆孔易跑偏，可能打不到位；二是有1/2的鉆孔為平行孔和俯孔（向下的負(fù)角度鉆孔），鉆孔排水排渣比較困難。

3）解決辦法。已購置ZDY4000LR履帶液壓鉆機(jī)一臺(tái)，該鉆機(jī)電機(jī)功率55kW，配套Φ73mm的鉆桿，鉆孔深度可達(dá)300m，鉆桿強(qiáng)度和鉆進(jìn)深度能有效控制12802運(yùn)輸順槽掘進(jìn)條帶區(qū)域；鉆孔施工時(shí)采用向鉆孔內(nèi)送高壓風(fēng)吹水排渣工藝，解決平行孔和俯孔排水排渣困難的問題。

4 效果分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

1）建井巷道工程量減少，節(jié)省投資。將原設(shè)計(jì)中布置三條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風(fēng)巷、11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷和12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷）穿層預(yù)抽28號(hào)煤層首采工作面及28號(hào)煤層下區(qū)段整個(gè)工作面區(qū)域瓦斯的抽采方法，調(diào)整為利用現(xiàn)有已布置完畢的兩條底板專用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回風(fēng)巷和11瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷）穿層預(yù)抽28號(hào)煤層首采工作面順槽條帶及28號(hào)煤層下區(qū)段12802運(yùn)輸順槽條帶瓦斯的方法，取消了12瓦斯抽采進(jìn)風(fēng)巷的施工，減少建井工程巷道506m。每米巷道綜合費(fèi)用（掘進(jìn)工資、炸材消耗、材料費(fèi)、安全費(fèi)用等）按10000元計(jì)算，節(jié)約投資 （506m×10000元 /m）=5060000元。購置ZDY4000LR履帶液壓鉆機(jī)一臺(tái)，購置價(jià)520000元。

綜合計(jì)算，節(jié)約投資5060000-520000=4540000元。

2）保證了礦井試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。抽采方案優(yōu)化后，能夠減少建井工程巷道506m，節(jié)省了巷道施工時(shí)間，為礦井盡早進(jìn)入試運(yùn)轉(zhuǎn)贏得了時(shí)間保障。

4.2 抽采效果

預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)為預(yù)抽時(shí)間最長鉆孔抽采天數(shù)減去預(yù)抽時(shí)間最短的鉆孔抽采天數(shù)的差值與預(yù)抽時(shí)間最長的鉆孔的抽采天數(shù)之比。

式中：η為預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)，%；Tmax為預(yù)抽時(shí)間最長的鉆孔抽采天數(shù)（25天）；Tmin為預(yù)抽時(shí)間最短的鉆孔抽采天數(shù)（18天）。

本區(qū)域內(nèi)煤層瓦斯地質(zhì)簡單，本區(qū)域鉆孔預(yù)抽時(shí)間基本一致，預(yù)抽時(shí)間差異系數(shù)為28%，小于30%，符合評(píng)價(jià)要求。

煤層最大殘余瓦斯含量為3.794m3/t，最大殘余瓦斯壓力為0.414MPa，均低于規(guī)定的限定值8m3/t和0.74MPa，滿足要求。

5 結(jié)語

此瓦斯抽采優(yōu)化方案及抽采方法符合（黔安監(jiān)煤礦〔2016〕12號(hào)）文件《省安全監(jiān)管局貴州煤礦安監(jiān)局省能源局關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)煤與瓦斯突出防治工作的意見》中“三、重點(diǎn)措施”第（五）項(xiàng)“改進(jìn)和強(qiáng)化鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯措施”的要求，已通過貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院對(duì)原安全設(shè)施設(shè)計(jì)中的瓦斯抽采方案及方法進(jìn)行了修改變更，并經(jīng)過施工16個(gè)12802運(yùn)輸順槽抽采試驗(yàn)鉆孔，取得了貴州省煤礦安全監(jiān)察局的備案認(rèn)可，不但加快了抽放進(jìn)度，而且節(jié)省了大量資金投入。