关键保护层一面六巷煤与瓦斯共采技术研究

周 波，刘 亮，李文权

（1.淮南职业技术学院通风与安全系， 安徽 淮南232001； 2.安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南232001； 3.淮南矿业集团公司新庄孜矿， 安徽淮南232072）

在低透气性突出煤层群开采过程中，实现开采煤层顶底板卸压瓦斯、抽采瓦斯和煤与瓦斯共采，选择关键保护层实现卸压开采十分重要［1－2］。新庄孜矿自开采保护层以来，实施以开采B10关键保护层为主的区域瓦斯治理模式，实现了关键保护层无煤柱开采连续化、规模化，在B10关键保护层回采期间，采取了“一面四巷”瓦斯治理方式，但随着开采深度的增加，B10关键保护层回采期间瓦斯涌出量越来越大，原有的瓦斯治理措施已不能满足工作面安全生产需求，通过逐步探索，提出了在B10关键保护层开采的“一面六巷”瓦斯抽采方法，并在66310和62210工作面成功应用，实现了关键保护层煤与瓦斯安全高效共采。

1 保护层工作面瓦斯涌出分析

62210工作面为62B采区二阶段关键保护层B10煤层工作面，B10煤为结构简单的薄煤层，平均煤厚0.8m，B10煤层与上覆B11b煤层层间距平均为35m，与下伏B8煤层层间距平均为42m。62210工作面上保护B11b煤层，下依次保护B8、B7、B6、B4煤层。62210工作面采用单一走向长壁综合机械化开采方法。62210工作面工作面基本情况见表1。

表1 62210工作面工作面基本情况

开采保护层的瓦斯涌出量来源主要分为本煤层和邻近煤层，本煤层的瓦斯涌出主要由采掘过程中的煤壁涌出、落煤涌出、采空区以及围岩赋层瓦斯涌出。本煤层瓦斯主要采取顺层钻孔抽采、采空区埋管抽采和风排的方法综合治理；卸压瓦斯治理应最大程度拦截卸压瓦斯涌向开采空间，可通过钻孔和巷道拦截卸压瓦斯，以及采空区抽采等方法综合治理卸压瓦斯［3－5］。

根据瓦斯地质资料，该块段B10煤层瓦斯压力为1.8MPa、瓦斯含量11m3／t，根据区域划分，该块段B10煤处于突出危险区域。该块段B10煤层下伏煤层的B8煤层，预计瓦斯压力2.2MPa、瓦斯含量为12m3／t，上覆煤层为B11b煤层，瓦斯压力2.9MPa、瓦斯含量为14m3／t，B10煤层比较薄，在62210工作面回采过程中瓦斯来源除本煤层瓦斯外，主要为邻近层的卸压瓦斯，包含上覆B11b煤层和下伏B8、B7、B6煤层的卸压瓦斯。上阶段62110工作面回采过程中绝对瓦斯涌出量平均在70m3／min。根据分源瓦斯预测，62210工作面回采过程中预测绝对瓦斯涌出量平均在100m3／min。62210工作面2013年11月回采，预计2014年12月收作，目前工作面平均日产量为2 600t。

2 一面六巷瓦斯抽采方法

B10煤层上下均为瓦斯含量高的突出煤层，回采期间上下邻近层将有大量卸压瓦斯入工作面，影响工作面的安全高效生产。62210工作面关作为键保护层，回采采用“一面六巷”瓦斯治理技术，即62210高抽巷、－730mC13底板巷抽采上覆B11煤层卸压瓦斯，62210底板巷、62110底板巷穿层抽采B8、B9煤层卸压瓦斯，62206底板巷抽采B6、B7煤层卸压瓦斯，同时利用62210风巷、62210顺槽施工上、下顺层孔，抽采B10煤层本身瓦斯。如图1所示。

62210高抽巷布置在B10煤层顶板中，设计全长1 300m，在高抽巷内施工B11b穿层孔：钻孔布置20m×20m，每组6个孔，倾向布置，共65组，每组210m，计13 650m，钻孔孔径Φ108mm。

－730mC13底板巷B11b煤穿层钻孔：钻孔布置20m×20m，每组5个孔，倾向布置，共403个，施工总长31 070m，钻孔孔径Ф108mm。

62210顺槽上向顺层钻孔：每5m一孔，每孔90m，共273个孔，计24 570m，钻孔孔径Ф108mm。

62210底板巷B8煤穿层钻孔：钻孔布置20m×20m，每组8个孔，共385个，施工总长29 706m，钻孔孔径Ф108mm。

62110底板巷B8煤穿层钻孔：钻孔布置20m×20m，每组2～3个孔，共147个，施工总长7 046m，钻孔孔径Ф108mm。

62206底板巷B6－7煤穿层钻孔，钻孔布置20m×20m，每组8～13个孔，共552个，施工总长37 951m。

3 煤与瓦斯共采效果分析

62210工作面从2013年11月2日开始回采到2014年4月25日，62210高抽巷、－730mC13底板巷、62210顺槽、62210底板巷、62110底板巷、62206底板巷瓦斯抽采情况如图2所示。

图2 一面六巷瓦斯抽采纯量时间变分布图

62210工作面风排瓦斯量2.1～10.5 m3／min，均值4.2m3／min；工作面抽采瓦斯量7.70～98.45m3／min，均值85.37 m3／min；工作面瓦斯绝对涌出量15.74～102.88m3／min，均值90.15m3／min；回风瓦斯浓度0.1%～0.5%，均值0.2%，上隅角瓦斯浓度0%，未出现瓦斯超限、异常情况，确保了工作面安全高效回采。

3.1 上覆煤层瓦斯抽采效果分析

62210高抽巷瓦斯抽采浓度7%～40%，均值15.39%，瓦斯抽采纯量均值27 m3／min，与采用“一面四巷”的66210高抽巷平均抽采纯量12m3／min比较，抽采效果提高了2.25倍；－730mC13底板巷瓦斯抽采浓度5%～46%，均值40.36%，瓦斯抽采纯量均值22.07m3／min。62210高抽巷和－730mC13底板巷施工B11b煤层穿层孔，等同于施工一个瓦斯通道，在62210开采期间，B11b煤层通过钻孔通道大量涌向高抽巷，大大提高了高抽巷的抽采效果。

3.2 本煤层瓦斯抽采效果分析

62210顺槽瓦斯抽采浓度4%～8%，均值6.47%，瓦斯抽采纯量均值1.12m3／min；风巷顺层孔瓦斯抽采浓度2%～6%，均值3.55%，瓦斯抽采纯量均值1.42m3／min；尾抽B10瓦斯抽采浓度0.2%～2%，均值1.06%，瓦斯抽采纯量均值1.73m3／min。

3.3 覆煤层瓦斯抽采效果分析

62210底板巷与62110底板巷穿层抽采B8、B9煤层瓦斯，瓦斯抽采浓度13%～40%，均值31.3%，瓦斯抽采纯量均值15.02 m3／min，与66210工作面开采期间平均抽采纯量6.8m3／min，抽采效果提高了2.2倍。62206底板巷穿层抽采B6、B7煤层瓦斯，瓦斯抽采浓度3%～55%，均值42.65%，瓦斯抽采纯量均值18.68m3／min，与66210工作面开采期间平均抽采纯量15.7m3／min，抽采效果提高了1.2倍。62210工作面一面六巷瓦斯抽采情况见表2。

3.4 煤层开采效果分析

不考虑4月份18天停产检修的影响，工作面平均每日回采3.2m以上，到4月25日总回采484m，最高月回采105m，在回采期间没有出现瓦斯超限、异常情况，确保了工作面安全高效回采。

表2 62210工作面一面六巷瓦斯抽采情况

4 结论

62210关键保护层回采采用“一面六巷”瓦斯治理技术，即62210高抽巷、C13底板巷、62210顺槽顺层孔、62210底板巷、62110底板巷、62206底板巷，有效解决了62210工作面开采期间防突和瓦斯治理难题。同时对瓦斯治理巷道功能进行集成、优化，实现瓦斯治理巷道“一巷多用”。62210高抽巷既为抽采B11煤层卸压瓦斯巷道，又为B11、C13煤层回采的系统巷道；62206底板巷既为抽采B6、B7煤层卸压瓦斯巷道，又为B6、B7、B8煤层回采的系统巷道。

62210工作面作为煤层群首采关键层实行煤与瓦斯共采，工作面抽采瓦斯量均值85.37m3／min，工作面瓦斯绝对涌出量均值90.15m3／min，抽采率达94.7%，工作面平均每日回采3.2m以上，实现了煤与瓦斯安全高效共采。

［1］ 袁亮.低透高瓦斯煤层群安全开采关键技术研究［J］.岩石力学与工程学报，2008，（7）：1370－1379.

［2］ 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定［M］.北京：煤炭工业出版社，2009.

［3］ 何勇.煤层群首采关键层煤与瓦斯共采技术研究［J］.安徽建筑工业学院学报（自然科学版），2013，（6）：31－33.

［4］ 袁亮，刘泽功.淮南矿区开采煤层顶板抽放瓦斯技术的研究［J］.煤炭学报，2003，（28）：149－152.

［5］ 王福厚，张军.远距离下保护层开采工作面瓦斯治理技术［J］.煤炭科学技术，2008，（9）：33－37.