瓦斯综合抽放技术在薛湖煤矿回采工作面的应用研究

2012-10-19郑州市二七区侯寨乡上李河村申盈煤矿

河南科技 2012年2期

郑州市二七区侯寨乡上李河村申盈煤矿程鹏

郑州市二七区侯寨乡上李河村申盈煤矿程鹏

薛湖煤矿矿井是豫东地区唯一个煤与瓦斯突出矿井。其回采工作主要采取边掘边抽、本煤层预抽、切眼及采面煤壁临时抽放、高位钻孔抽放、上隅角插管抽放等抽放方式，以防治煤与瓦斯突出。薛湖煤矿在实际工作过程中，综合运用上述抽放方式，既杜绝了煤与瓦斯的突出事故，又降低了回风流中的瓦斯浓度，可以有效防止瓦斯超限事故的发生。

一、矿井概况

薛湖煤矿位于河南省永城市薛湖镇，井田东西长16 km，南北宽2.8～6.5 km，面积约74 km2，煤层平均厚度2.23 m，可采储量0.9亿t。矿井于2009年12月16日竣工通过验收，生产能力为90万t / a，开拓方式为立井单水平上、下山开拓，采煤采用倾斜长壁采煤法，进行后退式开采，一次采全高；顶板管理采用全部陷落法。

二、回采工作面概况

薛湖煤矿2106工作面倾向长1 050 m，走向长180 m，工作面顶、底板稳定。煤层直接顶为砂质泥岩与粉砂岩互层,厚8.75 m；伪顶为碳质泥岩，厚0.32 m。根据中国矿业大学采样鉴定报告，该煤层不自燃，煤尘无爆炸危险性。2016工作面范围内煤层赋存稳定，属简单结构中厚稳定煤层，以贫煤为主，煤层平均厚2.69 m，容重1.44 t/m3，煤层倾角约为4°。该工作面为南东走向、倾向呈北东的单斜构造，地质构造较复杂，工作面内共发育小型正断层13条，断层相对集中（在较短范围内密度较大）。煤层硬度较大，坚固性系数为0.22～0.41，煤层瓦斯平均含量为9.56 m L/g,瓦斯压力约为0.87 MPa，矿井瓦斯抽放影响半径为5 m，煤层透气性系数为0.086 1 m2/(MPa2·d)，百米钻孔瓦斯流量衰减系数为1.38 d-1。目前，矿井绝对瓦斯涌出量为36.622 m3/min，相对瓦斯涌出量为24.659 m3/t。

三、回采工作面抽放方法

1.边掘进、边抽放。在2106工作面风、机巷掘进期间，掘进工作面采用顺层钻孔预抽煤层条带瓦斯区域防突措施，对掘进巷道两侧15 m范围内的煤体进行抽放。

2.本煤层预抽。工作面采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施。在2106工作面风、机巷掘进期间，从停采线以北20 m处施工本煤层钻孔，孔深不低于90 m，孔间距4～6 m。在2106工作面风、机巷分别敷设本煤层钻孔抽放专用抽放管，并与地面瓦斯抽放泵站进行联网抽放。

3.切眼及采面煤壁临时抽放。

（1）回采前重放方式。工作面切眼贯通之后，自切眼上出口向东5 m处起，至下出口向西5 m处止，顺煤层钻孔深不低于60 m的抽放孔，钻孔间距4 m。一直抽放至工作面抽采达标，再开始回采。

（2）正常回采抽放方式。工作面正常回采期间，在其两侧布置两排孔深不低于11 m的钻孔。钻孔由工作面两侧5 m处开始施工，采用三花式布置，下排距煤层底板0.8 m，排间距1.0 m，孔间距1.5～2.0 m，钻孔与煤壁夹角为80°～85°，顺煤层施工。抽放4～6 h后，保留5 m超前距进行批掘，正常回采。

（3）采面割煤期重放方式。采面割煤期间，对工作面残孔使用快速胶囊封孔器进行抽放，降低回采期间工作面煤壁的瓦斯涌出量。

4.高位钻孔抽放。高位钻孔抽放是指为了治理工作面上隅角瓦斯，在其风巷施工高位钻孔，并进行抽放。第1组高位钻孔距切眼80 m，以后每隔40 m布置1组高位钻孔。每个钻场内通常布置6个抽放钻孔，在煤层倾斜面上控制上隅角以下6～15 m,在垂直方向上控制顶板以上15～20 m内的瓦斯抽放；相邻钻场的钻孔叠加40 m，钻孔平均深80 m。

5.上隅角插管抽放。上隅角插管选用移动式插管抽放系统，用液压装置使其随着墙垛和采面的推进而前移。上隅角埋管选用直径为280 mm的抽放管，每10 m左右掐管一次对上隅角进行抽放。