田澤云

（西山煤電（集團）有限責任公司鎮(zhèn)城底礦，山西 太原 030200）

瓦斯災害[1-2]是煤礦五大災害之一，通過瓦斯抽采不僅可以保證工作面安全生產(chǎn)，同時可使瓦斯變廢為寶，提升礦井經(jīng)濟效益。多年來我國對煤層瓦斯抽采技術[3-4]進行了深入研究和應用，取得了豐碩效果。但是由于煤礦地質條件復雜，不同礦井煤層賦存、瓦斯情況等差異較大，需結合具體情況設計技術經(jīng)濟合理的抽采方案。本文結合鎮(zhèn)城底礦22213工作面地質條件，對綜采工作面瓦斯抽采技術進行了研究應用[1-6]。

1 工程概況

1.1 工作面情況

鎮(zhèn)城底礦22213工作面位于南二采區(qū)，地表位于八字山村（已搬遷）以北，東風井以南。該工作面切眼長161 m，開采長度1050 m，采用綜合機械化一次采全高開采。工作面開采2.3號煤層，為2和3號合并煤層，厚2.88 m，傾角6°。煤層直接頂為3.26 m厚的細粒砂巖、0.5 m厚的1號煤層、2.29 m厚的細粒砂巖和0.66 m厚的03號煤層；老頂為4.43 m厚的中粒砂巖；老頂上部02號煤層厚0.18 m，距2.3號煤層20.11 m；之上01號煤層厚度0.15 m，距2.3號煤層26.71 m；煤層直接底為1.8 m厚的砂質泥巖；老底為6.35 m厚的細砂巖；老頂下部4號煤層厚1.39 m，距2.3號煤層2.26 m；4號下煤厚0.25 m，距2.3號煤層7.55 m。

1.2 瓦斯情況

鎮(zhèn)城底礦為低瓦斯礦井，2.3號煤層瓦斯相對涌出量為2.88 m3/t，絕對涌出量為6.0 m3/min。由煤層頂?shù)装迕簩忧闆r可知，22213工作面頂、底板近距離內存在多層薄煤層，工作面開采后受采動應力影響頂板和底板巖層均遭到破壞，裂隙導通，頂、底板煤層瓦斯向回采工作面涌出，導致回采工作面瓦斯涌出量突增。

根據(jù)鄰近層瓦斯涌出量[5-6]計算公式及瓦斯排放率與層間距關系，按工作面日產(chǎn)量3000 t計算，22213工作面上鄰近層：1#煤層瓦斯相對涌出量為0.46 m3/t，絕對瓦斯涌出量為0.86 m3/min；03#煤層瓦斯相對涌出量為0.60 m3/t，絕對瓦斯涌出量為1.12 m3/min；02#煤層瓦斯相對涌出量為0.16 m3/t，絕對瓦斯涌出量為0.32 m3/min；01#煤層瓦斯相對涌出量為0.12 m3/t，絕對瓦斯涌出量為0.24 m3/min。22213工作面下鄰近層：4#煤層瓦斯相對涌出量為1.12 m3/t，絕對瓦斯涌出量為2.11 m3/min；4#下煤層瓦斯相對涌出量為0.17 m3/t，絕對瓦斯涌出量為0.36 m3/min。因此，可預測得到22213工作面回采時絕對瓦斯涌出量為11.6 m3/min，相對瓦斯涌出量5.51 m3/t。

1.3 瓦斯抽采系統(tǒng)

鎮(zhèn)城底礦在八字山工業(yè)廣場內建設有瓦斯抽采泵站，在泵站內安裝四臺型號為2BEC72的水環(huán)式真空泵，電機功率均為630 kW，最大吸氣量均為510 m3/min。高負壓系統(tǒng)1臺運行，1臺備用，低負壓系統(tǒng)1臺運行，1臺備用。

2 工作面瓦斯抽采技術

22213工作面所開采2.3號煤層瓦斯含量不高，但是由于鄰近煤層多，導致工作面開采期間瓦斯涌出勢必增大，且存在瓦斯異常涌出的可能，因此，必須加強22213工作面回采期間的瓦斯抽采強度，防止瓦斯異常涌出影響安全生產(chǎn)。工作面采取本煤層提前預抽、頂板上部裂隙帶抽采和采空區(qū)抽采相結合的綜合瓦斯治理技術。

2.1 本煤層預抽

工作面回采前在工作面前方煤體內布置本煤層順層瓦斯抽放鉆孔，在工作面回采前和回采期間對工作面前方待采區(qū)域瓦斯進行預抽。本煤層順層鉆孔布置于工作面兩側順槽，進風順槽鉆孔距離頂板1.2 m，順煤層傾向布置，鉆孔間距為6 m，鉆孔深度為90 m，共計施工146個鉆孔；回風順槽抽放鉆孔距巷道頂板1.5 m，順煤層傾向布置，鉆孔間距同樣為6 m，鉆孔深度為60 m，共計129個鉆孔。

2.2 裂隙帶鉆孔抽采

工作面回采過后，直接頂垮落，上部巖層產(chǎn)生裂隙，由于瓦斯密度小于空氣密度，游離瓦斯會順著裂隙向上部裂隙帶移動，故此在頂板裂隙帶布置瓦斯抽放鉆孔。裂隙帶位于5～8倍采高，結合工作面采高計算，頂板裂隙帶鉆孔距煤層頂板15～24 m?？紤]到工作面初采及頂板初次垮落期間瓦斯涌出往往不均勻，且存在異常涌出的情況，需加強對初采期間瓦斯的抽采。鉆孔布置平面圖如圖1。

圖1 頂板裂隙帶鉆孔布置平面圖

（1）進風巷頂板鉆孔布置

在22213工作面進風巷距切眼20 m和50 m處分別布置J-1#和J-2#鉆場，每個鉆場施工8個頂板鉆孔，鉆孔直徑113 mm，均朝向老塘側施工。J-1#鉆場鉆孔孔底位于工作面切眼后方5 m，J-2#鉆場鉆孔孔底位于J-1#鉆場后方5 m，鉆孔均呈扇形布置。奇數(shù)鉆孔終孔位于煤層上部約22 m，由巷幫往工作面內部分別為1#、3#、5#和7#鉆孔，鉆孔水平間距5 m，1#鉆孔距工作面巷幫15 m；偶數(shù)號鉆孔終孔位于工作面上部約19 m，由巷幫往工作面內部分別為2#、4#、6#和7#鉆孔，鉆孔水平間距5 m，2#鉆孔距巷幫10 m。

（2）回風巷頂板鉆孔布置

在22213工作面回風巷距切眼20 m和50 m處分別布置H-1#和H-2#鉆場，鉆場頂板鉆孔布置參數(shù)與進風巷 J-1#和J-2#鉆場頂板鉆孔布置參數(shù)相同。之后在回風巷每隔50 m布置一個鉆場，依次進行編號，共計21個鉆場。每個鉆場均布置8個頂板鉆孔，鉆孔朝向老塘側，孔底均位于上一個鉆場后方5 m。鉆場內鉆孔編號、布置形式和參數(shù)均與前述鉆孔一致。為了加強頂板鉆孔對上隅角抽采效果，在H-3#到H-21#鉆場之間，每兩個鉆場之間補充施工4個低位鉆孔，鉆孔同樣呈扇形布置，由孔底距工作面?zhèn)葞蜑? m、8 m、13 m和18 m，鉆孔朝向老塘側施工，孔底距頂板15 m，位于前一個鉆場上部。

2.3 上隅角抽采

為了保證工作面回采安全，強化上隅角瓦斯抽采效果，在工作面回風巷敷設D325 mm螺旋焊接鋼管，在距上隅角60 m時，將D325 mm螺旋焊接鋼管更換為負壓風筒懸管抽采，進行工作面上隅角抽采。隨著工作面的推進，調整負壓風筒負壓吸氣口位置，使負壓風筒負壓吸氣口始終處于上隅角處，確保上隅角瓦斯有效抽采。

3 工作面瓦斯治理效果分析

對本煤層鉆孔和頂板裂隙帶鉆孔抽采數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，本煤層鉆孔瓦斯抽采濃度在0.76%～3.25%之間，平均1.92%，抽采純量在1.41～6.57 m3/min；頂板鉆孔抽采瓦斯?jié)舛仍?.98%～3.43%之間，平均1.84%，抽采純量在1.89～7.75 m3/min；瓦斯抽放率達到52%。經(jīng)抽采本煤層、頂板裂隙帶和上隅角綜合抽采后，工作面回采期間上隅角瓦斯未出現(xiàn)超標現(xiàn)象，平均瓦斯?jié)舛?.37%，最大瓦斯?jié)舛?.68%，解決了多層近鄰煤層瓦斯涌出影響。

4 結語

回采工作面采動后頂、底板圍巖出現(xiàn)裂隙，上、下部采動影響范圍內鄰近煤層瓦斯會向回采工作面采空區(qū)涌出，加之本煤層瓦斯涌出，導致采空區(qū)瓦斯涌出量增大，且存在局部區(qū)域異常涌出現(xiàn)象。通過本煤層提前預抽，降低本煤層瓦斯涌出量，配合頂板裂隙帶抽采和上隅角抽采，解決鄰近煤層瓦斯向采空區(qū)異常涌出，降低工作面采空區(qū)瓦斯涌出量，實現(xiàn)了工作面回采期間瓦斯涌出穩(wěn)定可控。