高瓦斯突出煤层综采工作面瓦斯综合治理与应用

陆跃先

（淮北矿业（集团）有限责任公司杨柳煤矿，安徽省淮北市，235000）

高瓦斯突出煤层综采工作面瓦斯综合治理与应用

陆跃先

（淮北矿业（集团）有限责任公司杨柳煤矿，安徽省淮北市，235000）

为有效降低高瓦斯突出工作面的瓦斯含量，对杨柳煤矿104采区开采过程中的瓦斯治理措施进行了研究；采用了顺层孔和穿层孔预抽、高位钻场对采空区抽放及地面钻井辅助抽采等矿井瓦斯治理措施，并对钻孔设计进行一系列的优化，确保抽采效果最大化，消除了煤层的突出危险性。

煤与瓦斯突出 回采工作面 瓦斯治理

10414工作面是杨柳煤矿104采区（首采区）首采工作面。其上为10412工作面，下为10416工作面（两面均未准备）。工作面走向长1050m，倾斜长180m，采用综合机械化采煤方式开采，顶板采用自由垮落方式管理。工作面底板标高－568～－610m。

10414工作面所采的10＃煤层赋存瓦斯较丰富，有突出危险性，回采前和回采过程中一直对该采区瓦斯进行抽放，瓦斯来源主要是10＃煤层抽采瓦斯、风排瓦斯和邻近煤层泄压瓦斯，10＃煤层瓦斯含量为12.02m3／t。工作面瓦斯绝对涌出量23.38m3／min，瓦斯相对涌出量17.2m3／t·d。

1 工作面回采前区域瓦斯治理

1.1 工作面顺层孔和底板穿层孔设计

工作面采用穿层抽放孔和顺层抽放孔预抽煤层瓦斯。

（1）穿层钻孔：在距10＃煤层底板法距15～30m位置施工瓦斯抽放巷，在抽放巷内每隔30m布置1个钻场，在钻场内施工穿层抽放钻孔，终孔间距10m，钻孔直径94mm，封孔长度不少于12 m，钻孔施工结束后预抽4个月。穿层孔布置见图1。

（2）顺层钻孔：在工作面机巷和风巷中向工作面方向施工顺层钻孔，钻孔间距5m，钻孔直径133mm，钻孔长度100m，压茬为20m。抽采时间大于6个月，将该区域内煤层瓦斯含量降为8 m3／t以下或瓦斯压力降为0.74MPa（表压）以下方可进行回采。钻孔布置见图2。

1.2 穿层孔补充顺层孔未控制到的盲区设计

为消除顺层孔控制盲区，利用底板抽放巷向盲区内打穿层钻孔，钻孔终孔间距5～10m，封孔深度12m。通过穿层钻孔和顺层钻孔的共同抽采，消除该区域内的突出危险性，保证工作面的安全回采。

2 工作面回采期间瓦斯治理

2.1 高位钻孔

10414工作面准备时，在风巷侧每间隔80～120m施工高位钻场，在每个钻场内施工一组高位钻孔，每组压茬距离40m，确保抽采的连续性，每组9个钻孔，钻孔终孔位于10＃煤层顶板15～30m范围内，钻孔终孔间距5～10m。主要抽放采空区上隅角瓦斯，回采期间定期对高位钻场内的瓦斯进行取样分析，检测其中的CO及CH4浓度。高位钻孔布置见图3。

图3 高位钻孔布置示意图

2.2 上隅角埋管抽放

在风巷中铺设管路，在管路上连接站管进行采空区埋管抽采。每隔15m靠风巷帮埋入一站管（花管），站管直径8寸，钢质材料。为防止采空区矸石冒落砸出火花，站管用草垫子包裹，并用木垛四周保护。工作面每推进20m，断开前一个站管，连接后一个站管，瓦斯抽采管路随采随拆，始终与工作面保持20m距离。上隅角抽埋管布置见图4。

图4 上隅角抽埋管布置示意图

2.3 地面钻井辅助抽采

工作面回采前施工地面钻井，抽采工作面回采后形成的冒落带、裂隙带和弯曲下沉带内的瓦斯。钻孔位置在工作面中部，钻孔施工至10＃煤层顶板15～30m范围内，地面每隔300～400m布置1个钻孔。钻孔开孔直径311mm，终孔直径91mm，与地面抽采系统联合抽采。地面钻井抽放瓦斯示意图见图5。

3 瓦斯治理效果

3.1 保护层开采

目前矿井首先开采10＃煤层作为8＃煤层保护层的条件，通过10＃煤层的开采，使8＃煤层受到采动影响，瓦斯通过裂隙释放。

图5 地面钻井抽放瓦斯示意图

3.2 底板穿层钻孔

在煤层底板15～30m施工抽放巷道，沿走向每隔30m施工1个钻场，布置35～42个穿层钻孔，钻孔穿透煤厚，孔底间距5m，预抽时间3个月。抽采浓度一般在30%左右，单孔纯量在0.2～0.5m3／min。

3.3 顺层孔

在工作面运输巷和风巷向工作面施工顺层钻孔，钻孔间距5m，孔深100m，两侧顺层孔压茬20m，孔径97mm，封孔深度不小于12m，顺层孔施工盲区，利用底板穿层孔补打，穿层钻孔孔径97mm，终孔间距7m，钻孔施工结束后封孔，预抽6个月，瓦斯抽采率能达到40%以上。

3.4 采空区钻孔

在工作面风巷每间隔80～120m施工一个高位钻场，在钻场内施工顶板高位走向钻孔，利用工作面回采动压形成的顶板裂隙通道来抽采邻近层及本煤层回采后采空区上方形成的冒落拱顶部的高浓度瓦斯。控制风巷斜上面0～30m区域，钻孔孔径97mm，和前方高位钻场压茬40m，钻孔抽采浓度一般在50%以上，纯量在10～20m3／min。

在采煤工作面风巷预埋管路至采空区，通过移动抽采系统抽采采空区和上隅角积聚的瓦斯。在工作面风巷采用交替迈步（步距15～20m）的方式向采空区预埋抽采管路，上隅角充填垛采用编织袋装填煤矸进行充填，主要用于控制高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限或积聚。

4 结论

采用底板穿层钻孔预抽区段、煤巷条带，顺层孔预抽工作面内瓦斯的一系列区域瓦斯治理方法，有效地降低了煤层残余瓦斯压力，消除了煤层的突出危险性，保证了工作面的安全回采。适当地增加预抽钻孔抽放时间，抽采效果会更加明显。

［1］ 马小辉，王岩.高瓦斯易自燃综放工作面高位瓦斯抽放钻孔位置优选研究［J］.中国煤炭，2011（6）

［2］ 孙中永，王广宏.突出煤层综采工作面瓦斯涌出规律及治理［J］.煤炭科技，2011（4）

Comprehensive gas control and application in fully mechanized mining face in high－gas outburst coal seam

Lu Yuexian
（Yangliu Mine，Huaibei Coal Mining（Group）Co.，Ltd.，Huaibei，Anhui 235000，China）

In order to effectively reduce the gas content in high－gas outburst working face，the gas control measures in mining process in 104mining area of Yangliu Mine are researched；the mine gas control measures of pre－draining gas by holes along the seams and through the seams，gas suction from gobs by high level drilling field and auxiliary drainage with surface drilling are adopted，and a series of optimization on the drilling design are carried out to ensure the maximum extraction effect.The research results show that，pre－draining gas through the holes along seams in working face and the holes through roadway floor has effectively reduced the gas pressure and content in coal seam，and eliminated the outburst danger of the coal seam.

coal and gas outburst，mining face，gas control

TD712.54

A

陆跃先（1986－），男，安徽淮北人，2009年毕业于中国矿业大学采矿工程学院，助理工程师，现主要从事煤矿掘进技术方面的工作。

（责任编辑 张艳华）