煤矿采煤工作面瓦斯抽放方案

赵文利

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原，030024；2.大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003）

煤矿采煤工作面瓦斯抽放方案

赵文利1，2

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原，030024；2.大同煤炭职业技术学院，山西 大同 037003）

经对大同煤矿煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数等基础参数的现场实测及工作面瓦斯涌出量的状况分析，阐述了瓦斯抽放技术的重要性，提出了煤矿工作面瓦斯抽放的技术方案，为煤矿瓦斯防治工作提供参考。

采煤工作面；瓦斯抽放；技术方案

1 井田概况

井田位于大同煤田的东北部，大同煤田主向斜轴的西翼，地层总体走向NW，倾向SE，除较大断层及褶曲附近地层较陡的倾角11°～30°外，井田广大地区为2°～6°，井田内断裂及褶曲构造较发育，陷落柱亦较多，井田内末发现岩浆岩活动，地质构造较简单。该矿属高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量42.22m3/min，相对瓦斯涌出量4.52m3/t；CO2绝对涌出量93.17m3/min，相对涌出量9.98m3/t。2007年，该矿用井下移动瓦斯抽放泵站对12号煤层406盘区8611工作面进行了钻孔瓦斯抽放，抽放率为25.1%，抽放量为30m3/min～40 m3/min，抽放瓦斯浓度约均5%，抽放效果不好，抽放瓦斯不能利用。为了提高瓦斯抽放效果，对开采层煤层瓦斯参数进行了测定，制定了合理的瓦斯抽放方案，达到安全生产的目的。如表1所示。

表1 测定12号煤层瓦斯含量结果

2 工作面瓦斯涌出状况

煤矿12号煤层主要分布在307、311、402、408等盘区，410盘区为新开盘区，因此，分析410盘区的瓦斯涌出状况，对工作面瓦斯综合治理工作，具有指导意义。

81001 工作面2007年10月开始回采，采用倾斜长壁后退式综合机械化采煤设备，全部垮落法见顶留底开采。同年12月时，工作面绝对瓦斯最大涌出量7.86m3/min，平均3.73m3/min。工作面推进后预计瓦斯最大涌出量达到8m3/min以上。瓦斯涌出量出现如此大幅度的波动，主要原因是工作面采用综采，割煤期间工作面落煤强度大，使落煤瓦斯涌出有了较大幅度提高。

81003 工作面是410盘区的首采面，目前处于准备阶段。进风巷掘进时最大绝对瓦斯涌出量2.19 m3/min，平均1.54m3/min；回风巷掘进时最大绝对瓦斯涌出量2.46m3/min，平均1.52m3/min。

3 工作面瓦斯来源构成

开采12号煤层时，工作面涌出的瓦斯主要源于开采层和采空区（含邻近层）涌出的瓦斯。其中开采层涌出的瓦斯由开采层的煤壁和落煤解吸瓦斯构成；采空区涌出的瓦斯由邻近层、采空区丢煤和围岩涌出的瓦斯构成。由于上邻近层9号、10号、11-1号煤层与下邻近层14-2号、14-3号煤层均处在卸压范围内，各邻近层涌出的卸压瓦斯在通风负压作用下，通过采空区向工作面涌出。经对81001工作面3个月统计结果和410盘区81003工作面瓦斯涌出预测结果，计算得出81003工作面的瓦斯涌出构成，见表2。

表2 工作面瓦斯涌出构成

4 工作面瓦斯抽放方案

4.1 方案一：高位钻孔抽放瓦斯

由于是煤层群开采，从表2知：12层上下邻近层和采空区瓦斯涌出较大，治理12号层煤瓦斯的关键在于：治理12号层煤邻近层和采空区瓦斯，若不有效拦截邻近层和围岩涌出的瓦斯，这部分瓦斯直接涌向采空区、而后涌向工作面，会造成工作面上隅角瓦斯超限。高位钻孔是提高开孔点标高，增加钻孔在裂隙带的有效长度，利用高位钻孔抽放临近层及采空区高处的高浓度瓦斯，提高抽放效率。高位顺层钻孔施工方法如下：

⑴抽放方法：在回风巷布置的钻场内，向采空区方向呈扇形打5个高位钻孔，孔深为120m，钻孔终孔点距回风巷的最远距离60m，封孔后抽放采空区及邻近层瓦斯。

⑵钻场施工：在工作面回风巷，沿回风巷走向每隔100m开掘一个垂直回风巷的钻场，长4m、宽3m、高2.5m，钻场采用工字钢支护。

⑶钻孔布置：每个钻场内布置5个钻孔，呈扇形布置，见图1。若煤层倾角为2°～4°，煤层走向没有变化的情况下，各钻孔参数如表3所示。

⑷封孔工艺：钻孔采用聚氨脂封孔，封孔深度5 m，封孔段长度2m，封孔管为Φ60mm的铁管（或抗静电塑料管），再用钢丝骨架胶管连接到抽放管，再连接到主管路。

⑸抽放管路管理：随着工作面推进，靠近切眼的抽放钻孔不断报废，当钻孔距工作面切眼一定距离时，该钻孔进入卸压区，进行卸压抽放。随着抽放管路不断变短，靠近切眼的管路要逐段卸下来，端头用法兰片密封。为了不影响工作面的正常回采，需提前拆除距切眼20m以内管路，这给瓦斯管路的管理造成一定困难；所以可以考虑在靠近工作面切眼30 m内的钻孔用软胶管与抽放管末端相连，抽放管末端特制一段2m～3m长的短管，短管上做几个变径三通，与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后再向前移动短管，保持短管始终在抽放管路的末端，见图2。这样一来，工作面的预抽钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，以弥补难以抽放这一缺陷。

图1 高位钻孔抽放采空区瓦斯

表3 高位钻孔技术参数表

孔号 孔径/mm 方位/（°） 倾角/（°） 开孔位置 钻孔间距/m 孔深/m194512～14距顶板0.5 m 0.51202941512～14 0.51203942512～14 0.51204943512～14 0.51205944510～12 0.5120

图2 抽放管路末端连接示意图

4.2 方案二：内错高位工艺巷抽放采空区瓦斯

煤矿个别工作面采用工艺巷放顶回采，这些工作面瓦斯超限时，可把工艺回风巷做为瓦斯排放巷。利用负压由裂隙将工作面采空区高浓度瓦斯带走，降低采空区和邻近层向工作面涌出瓦斯，有效地解决上隅角瓦斯积聚和超限问题。抽放方法示意图，见图3。

5 结束语

经对该矿煤层透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数等基础参数的现场实测及工作面瓦斯涌出量的状况分析，提出了该矿工作面进行高位钻孔抽放瓦斯和内错高位工艺巷抽放采空区瓦斯的两种抽放方式，并叙述了抽放方法，为矿井瓦斯防治工作提供参考。

图3 工艺瓦斯巷抽放瓦斯示意图

[1]王永安，李永怀.矿井通风[M].北京:煤炭工业出版社，2005.

[2]靳建伟，吕智海.煤矿安全[M].北京:煤炭工业出版社，2007.

[3]王存权.云冈矿矿井煤层瓦斯赋存参与瓦斯抽放可行性研究[J].中国煤炭，2010(12):77-80.

Gas Drainage Scheme of Mining Face

ZHAO Wen-li1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Datong Vocational and Technical College of Coal,Datong Shanxi 037003)

On the analysis of field data about gas permeability coefficient and gas emission attenuation coefficient from borehole of coal seams in Datong Mine,the paper presents the importance of gas drainage and also proposes the specific technical scheme,which could be a reference for gas control work in mines.

mining face;gas drainage;technical scheme

TD712.6

A

1672-5050（2012）04-0066-03

2012-01-10

赵文利（1982—），男，河北阳原人，在读工程硕士研究生，讲师，从事采矿安全工程方面工作。

徐树文