白 亮

（山西陽(yáng)泉盂縣辰通煤業(yè)有限公司，山西 陽(yáng)泉 045100）

1 工程概況

辰通煤業(yè)為重組整合礦井，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.60 Mt/a，采用綜采放頂煤開(kāi)采。礦井開(kāi)采15號(hào)煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平均煤厚6.91 m，煤層傾角平均3°。煤層直接頂為K2石灰?guī)r，平均厚度11.65 m，底板為砂質(zhì)泥巖，局部為細(xì)粒砂巖。辰通煤業(yè)2020年度開(kāi)采15號(hào)煤層時(shí)，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為28.11 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量22.49 m3/t；回采工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為22.04 m3/min，掘進(jìn)工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量1.79 m3/min；礦井二氧化碳絕對(duì)涌出量為1.25 m3/min，相對(duì)涌出量為1.0 m3/t；礦井為高瓦斯礦井，無(wú)煤與瓦斯突出及瓦斯噴出情況。二采區(qū)15201工作面傾斜長(zhǎng)140 m，推進(jìn)長(zhǎng)度600 m，絕對(duì)瓦斯涌出量21.14 m3/min，瓦斯壓力為0.63 MPa。15201工作面回采過(guò)程中，其上部8、9、11、12、13號(hào)煤殘余瓦斯會(huì)涌入工作面，預(yù)測(cè)鄰近層瓦斯涌出量8.52 m3/min。

礦井建立有三套瓦斯抽采系統(tǒng)。地面瓦斯抽采泵站安裝高、低負(fù)壓兩套抽采系統(tǒng)，高負(fù)壓抽采系統(tǒng)采用2臺(tái)2BEC52型水環(huán)式真空泵，一用一備，主要用于回采工作面本煤層預(yù)抽，采用D377×6 mm螺旋焊接鋼管連接至工作面；低負(fù)壓抽采系統(tǒng)采用2臺(tái)2BEC60水環(huán)式真空泵，一用一備，主要用于回采工作面鄰近層瓦斯抽采，采用D426×6 mm螺旋焊接鋼管；井下建有移動(dòng)泵站，抽采工作面上隅角瓦斯，采用D820×10 mm螺旋焊接鋼管。

2 工作面瓦斯抽采系統(tǒng)

2.1 本煤層瓦斯抽采

結(jié)合礦井實(shí)際情況，二采區(qū)15201回采工作面采用本煤層預(yù)抽的抽采方法治理本煤層瓦斯，即在回采工作面回風(fēng)順槽內(nèi)打平行鉆孔方式進(jìn)行本煤層預(yù)抽。該方法既可保證瓦斯預(yù)抽的均衡性，還可充分利用工作面超前采動(dòng)卸壓效應(yīng)，實(shí)行邊采邊抽，提高本煤層瓦斯抽放率。根據(jù)二采區(qū)回采工作面設(shè)計(jì)，采面傾斜長(zhǎng)為140 m，進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)打鉆施工試驗(yàn)，為減小抽采鉆孔工程量，設(shè)計(jì)采用單向鉆孔布置方案，即在工作面回風(fēng)順槽布置本煤層瓦斯抽采鉆孔。本煤層瓦斯抽采鉆孔深度為110 m，鉆孔間距為3 m，鉆孔直徑為108 mm，開(kāi)孔位置距巷道底板1.5 m，鉆孔與水平面夾角同煤層傾角一致。工作面回采過(guò)程中，在距工作面約60 m時(shí)，打開(kāi)抽采管路閥門，開(kāi)始進(jìn)行卸壓抽采。本煤層抽放鉆孔布置如圖1。

圖1 本煤層抽放鉆孔布置圖（m）

2.2 上隅角抽采

回采工作面開(kāi)采后，工作面上下端頭頂板不易垮落，形成一個(gè)懸頂空間，由于瓦斯密度小，向上流動(dòng)，在工作面風(fēng)流作用下，極易在回采工作面上隅角懸頂區(qū)形成瓦斯積聚，出現(xiàn)瓦斯超限事故。為解決回采工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題，需對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。設(shè)計(jì)在工作面頂板裂隙帶下部施工低位抽采巷治理工作面上隅角瓦斯。根據(jù)15號(hào)煤層頂板情況，在距離煤層5～8 m的頂板巖層中布置低位抽采巷，低位抽采巷的水平投影與回風(fēng)順槽的間距一般控制在15～20 m范圍內(nèi)。低位抽采巷掘到工作面開(kāi)切眼位置，與現(xiàn)采空區(qū)貫通，并可隨著回采工作面開(kāi)采的推進(jìn)，頂板逐漸冒落，保持其始終與現(xiàn)采空區(qū)貫通，形成負(fù)壓，從而解決回采工作面上隅角瓦斯積聚的問(wèn)題。設(shè)計(jì)低位抽采巷寬2.5 m，高2 m，布置方式如圖2。

圖2 上隅角抽采鉆孔布置示意圖

2.3 鄰近層瓦斯抽采

15號(hào)煤的上鄰近層主要是8、9、11、12、13號(hào)煤，與15號(hào)煤層的距離分別為80 m、72.9 m、42.26 m、40.75 m和31.3 m。二采區(qū)15號(hào)煤平均厚度6.91 m，通過(guò)理論計(jì)算和觀測(cè)分析，15號(hào)煤裂隙帶高度為96.17 m，冒落帶高度最大為27.26 m，可見(jiàn)15號(hào)煤開(kāi)采后8、9、11、12、13號(hào)煤的瓦斯都要不同程度地向15號(hào)煤的回采工作面開(kāi)采空間涌出。由于礦井為重組整合礦井，二采區(qū)8和9號(hào)煤層已開(kāi)采，11、12和13號(hào)煤層厚度較小，分別為0.28 m、0.56 m和0.72 m，因此主要對(duì)8和9號(hào)煤層采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。

采用走向高抽巷對(duì)鄰近層瓦斯進(jìn)行抽采[1-5]。根據(jù)各煤層賦存情況，11號(hào)煤層厚0.56 m，距15號(hào)煤層42.26 m，在11號(hào)煤層布置走向高抽巷，不僅巖巷掘進(jìn)量少，而且其位于15號(hào)煤層采動(dòng)裂隙帶中部和9號(hào)煤層底板采動(dòng)影響范圍內(nèi)。該高抽巷既可實(shí)現(xiàn)對(duì)8和9號(hào)煤層采空區(qū)瓦斯抽采，還可對(duì)15號(hào)煤層采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，是較為理想的高抽巷布置層位。同時(shí)，為了更好解決鄰近層瓦斯抽采，在回采工作面回風(fēng)順槽距開(kāi)切眼5 m位置向上以30°坡，布置偽傾斜高抽巷與工作面走向高抽巷連通。

圖3 鄰近層抽采鉆孔布置示意圖（m）

3 應(yīng)用情況及效果分析

辰通煤業(yè)二盤區(qū)15201首采工作面傾斜長(zhǎng)度為140 m，推進(jìn)長(zhǎng)度600 m，工作面風(fēng)量1000 m3/min。采用本煤層預(yù)抽、上隅角瓦斯抽采和鄰近層瓦斯相結(jié)合的工作面瓦斯治理技術(shù)，回采工作面瓦斯抽采量為16.86 m3/min，目前首采工作面回采近300 m，共計(jì)抽采瓦斯超過(guò)100萬(wàn)m3。抽采后，在工作面通風(fēng)量保持不變的情況下，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)0.43%；且工作面回采過(guò)程中，工作面內(nèi)、上隅角及回風(fēng)巷未出現(xiàn)瓦斯超標(biāo)現(xiàn)象，特別是上隅角瓦斯?jié)舛茸畲髢H為0.56%，平均0.298%。

4 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合礦井煤層、瓦斯賦存特征以及回采工作面瓦斯來(lái)源，通過(guò)本煤層鉆孔抽采煤層瓦斯，在頂板裂隙帶下部布置低位抽采巷道抽采上隅角瓦斯，以及在頂板裂隙帶中上部布置高抽巷抽采鄰近煤層瓦斯的多位一體瓦斯抽采方法，有效降低了回采工作面瓦斯涌出量，保障工作面安全開(kāi)采。