赵庄矿顶板走向高抽巷治理采空区瓦斯技术应用研究

韩德虎

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司通风处，山西晋城 048000）

赵庄矿顶板走向高抽巷治理采空区瓦斯技术应用研究

韩德虎

（山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司通风处，山西晋城 048000）

为解决在大采高采煤工作面推进过程中因采空区瓦斯涌出造成工作面及上隅角发生瓦斯超限问题，赵庄矿通过采用高抽巷抽采瓦斯的方法，在采煤工作面上覆岩层实施了一条顶板走向高抽巷，并对层位布置、抽采效果等进行了考察。结果表明：采用高抽巷抽采瓦斯的方法实现了采空区瓦斯的有效抽采，成功解决了采煤工作面及上隅角瓦斯超限的问题，确保了矿井安全高效生产。

高抽巷；瓦斯超限；瓦斯抽采；层位布置

采用高抽巷瓦斯抽采技术进行采煤工作面瓦斯治理，防止工作面及上隅角瓦斯超限是近年来高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井治理采空区瓦斯的一种比较有效的手段。利用高抽巷抽采瓦斯是以开采煤层上覆岩层岩性特征和垮落规律、煤层解吸瓦斯运移规律为基础，在煤层顶板预计的裂隙带靠下方预先布置一条专用瓦斯抽采巷道，在采煤工作面开始回采前对巷道进行密闭，并在密闭墙上插入抽采管路，接入矿井瓦斯抽采系统进行瓦斯抽采。

晋煤集团赵庄矿煤层开采采用大采高一次采全厚的采煤工艺。由于地质条件复杂，煤体比较破碎，煤体渗透性差，本煤层施工瓦斯抽采钻孔易出现塌孔、形成孔深较短等问题，尽管采取了一定的措施比如护孔、下筛管等，但瓦斯抽采效果依然较差，煤体达标所需时间较长。在这种情况下，即便矿井布置出来的采煤工作面在较长时间抽采达标后开始回采，因煤体受到采动影响，仍会产生大量卸压瓦斯进入开采空间，靠通风方式排放瓦斯压力很大，极易造成工作面及上隅角瓦斯超限。而采用高位钻孔、插（埋）管抽放等方式进行上隅角和采空区瓦斯抽采受到抽采流量小、抽采效果较差等因素的制约，无法有效解决瓦斯超限问题，影响工作面高产高效安全生产。赵庄矿针对采煤工作面瓦斯治理问题积极进行探索尝试，在矿井1307采煤工作面上部岩层实施了一条顶板走向高抽巷进行瓦斯治理，以期为矿井的高产高效生产提供安全保障。

1 高抽巷作用机理

研究表明，煤层开采后，煤层上覆岩层在垂直方向上会形成“三带”：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。煤层回采后顶板跨落，裂隙带形成后，巷道布置在煤层顶板裂隙带下部，巷道与裂隙带导通，由于煤层卸压影响产生的瓦斯上浮作用会运移至顶板巷道内，造成该巷道积聚大量高浓度瓦斯，最后利用矿井的瓦斯抽采系统将瓦斯抽出。该方法具有抽采浓度高、纯量大、抽采效果好的特点[1]。

2 工作面概况

赵庄矿1307大采高综采工作面位于矿井一盘区，东侧为第二回风巷、1104和1103巷，均已掘进；北侧为1308工作面，正在掘进准备；南侧为1306工作面，已回采结束。1307工作面设计回采长度2 081m，煤层厚度为4.60～6.10m，平均厚度5.36m。1307工作面设计走向回采长度2 084m，倾斜长度233m，煤层厚度为4.60～6.10m，平均厚度5.36m。

该工作面共布置四条巷道，分别为进风顺槽、回风顺槽、底抽巷、高抽巷，采用一进一回“U”型通风系统，同时利用一条高抽巷抽采采空区瓦斯，一条底抽巷抽采回采区域煤层瓦斯。其中13071巷为进风巷（兼运煤巷），13072巷为回风巷（兼运料巷）。在13072巷北侧34m处，距3号煤层层位39～45m范围内布置有1307高抽巷。在1307工作面中部平行于13071巷，距3号煤层层位约7m处布置有第二底抽巷，长度约为598m。工作面巷道布置示意图，见图1。

3 层位布置

制约高抽巷抽采效果的影响因素主要有巷道的层位布置、抽采系统的负压大小、施工密闭的质量、高抽巷在水平面的投影与采面回风巷的距离等因素，其中高抽巷的层位布置高低是决定抽采效果的最关键因素。高抽巷施工层位越高，巷道与采空区的连通性越差，严重不利于瓦斯的运移富集；高抽巷施工层位越低，巷道越容易与采空区连通，但易造成漏风量增加，瓦斯抽采的浓度降低，均不能有效解决瓦斯超限问题[2-8]。

本次赵庄矿1307高抽巷开口位置位于1104巷，距13064巷34m，设计长度2 200m，巷道断面为矩形，净宽4.5m，净高2.9m，净断面积为13.05m2，从开始施工到施工结束共耗时18个月。为了对高抽巷的抽采效果最佳的层位进行考察，以便为后期其他采面瓦斯治理工程提供参考，在距3号煤层层位30～60m范围内进行巷道布置，具体层位布置见图2。1307高抽巷采用2道闭墙进行封闭，厚度分别为1.5m和1m，闭墙设有反水池，抽放管路埋在闭墙中间，抽放管路处加框架进行保护，周围用黄土填充。

4 抽采效果分析

1307采煤工作面高抽巷抽采系统与本煤层抽采系统共用一趟系统。工作面回采初期，初采前10m顶板未垮落，高抽巷巷口浓度在6%左右，随着工作面继续回采，顶板逐步垮落，巷口抽采瓦斯浓度逐渐升至13%左右，日抽采量达到30000m3左右。待工作面回采50m后，工作面初采结束，老顶中间断裂垮落，形成冒落带，因底抽巷切眼封闭致采空区流场发生变化，高抽巷抽采浓度下降，日抽采量降到17 000m3左右，工作面初采期间高抽巷层位在3号煤层上部30～32m位置[9-10]。

1307工作面回采50～100m段，高抽巷层位在3号煤层上部32～35m位置，日抽采量为21000m3左右。随着工作面回采速度加快，高抽巷层位逐渐进入裂隙带底部，1307高抽巷抽采浓度和抽采量逐步提升，工作面回采至150m时，日抽采量约为40000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部39m位置；工作面回采至250m时，日抽采量约为50000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部42m位置；工作面回采至300～400m段时，日抽采量约为55000～60000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部43～44m位置；工作面回采至400～500m段时，日抽采量约为50000～55000m3，高抽巷层位在3号煤层上部42m位置；工作面回采至500～550m段时，日抽采量约为55000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部45m位置；工作面回采至550～600m段时，日抽采量约为50000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部42m位置；工作面回采至600～700m段时，日抽采量约为30000～40000m3左右，高抽巷层位在3号煤层上部38～40m位置，高抽巷层位布置与抽采量关系如表1所示。

目前工作面回采至700m，仅就目前而言，在工作面回采初期，由于上覆岩层尚未形成有效的裂隙，抽采效果较差，因此在1307高抽巷掘进结束后，在迎头位置即层位在3号煤层往上30m处，共施工工作面初采抽放钻孔38个，孔间距0.5m，钻孔深度见煤为止，回采初期通过钻孔使采空区与高抽巷连通，提高抽放效果。随着工作面回采强度和进度的加大，顶板裂隙形成愈加明显，抽放效果越来越好。综上所述，1307工作面高抽巷在工作面回采期间瓦斯抽采效果比较明显，抽采最佳的布置层位应在煤层上部42～45m位置。

5 结束语

赵庄矿根据矿井的实际开采情况通过在1307大采高采煤工作面实施高抽巷进行采空区瓦斯治理取得了较为明显的抽采效果，基本保证了工作面及上隅角瓦斯不超限。实施高抽巷进行瓦斯抽采过程中的层位选择、抽采负压等对瓦斯抽采的影响较大，在后期采用高抽巷治理大采高工作面瓦斯的过程中需要进一步考察相关设计参数，以期为矿井的瓦斯治理工程提供参考。

[1]李晓泉.采空区高位钻场与高抽巷瓦斯抽放方法对比及实例分析[J].煤矿安全，2011，42(5)：122-125.

[2]朱红青，张民波，申健，等.常村矿2103工作面顶板走向高抽巷合理层位的确定[J].煤炭工程，2013（6）：66-68.

[3]董善保.高抽巷瓦斯抽放技术在治理采煤工作面瓦斯方面的应用[J].煤矿安全，2005，36（8)：8-10.

[4]胡恩宝，张春雷.高抽巷治理厚煤层综采工作面瓦斯技术研究[J].矿业安全与环保，2014，41（5)：79-81．

[5]武磊，毛桃良，戴广龙，等.黄岩汇煤矿高抽巷的最佳位置选择[J].中国矿业，2012，21(10)：105-108.

[6]李青柏，李文洲.高抽巷布置优化设计及分析[J].煤矿开采，2010，15（5)：28-29．

[7]刘如铁，张继高.走向高抽巷抽放瓦斯技术研究[J].中国矿业，2012，21（1)：122-124.

[8]阳平.回采工作面走向顶板瓦斯抽放巷相对位置确定[J].煤炭科学技术，2005，33（12)：29-31．

[9]黄鹤.高抽巷在高瓦斯矿井中的设计与应用[J].中州煤炭，2014（5）：37-39．

[10]梁坤.影响塔山矿综放工作面顶板高抽巷内瓦斯浓度的因素分析[J].煤炭工程，2011（3）：55-56.

Application of Gas Control Technology in Gob along Roof Strike in High Drainage Tunnel in Zhaozhuang Mine

HAN Dehu
(Ventilation Departement,Jincheng Anthracite Mining Group,Jincheng 048000,China)

To solve gas emission exceeding normal value on working face and upper corners caused by gas emission in gob in the advancing of large-mining-height working face,high drainage tunnelmethod was used in Zhaozhuang Mine.A high drainage tunnel along roof strike was constructed on the overlying strata on themining face.In addition,the strata position and drainage effect were studied.The results show that the high drainage tunnelmethod could realize the effective drainage of gas in gob and successfully solve the problemofgas emission,which could guarantee the safe and efficient production inmines.

high drainage tunnel;gas emission exceeding normal value;gas drainage;seam position layout

TD712

A

1672-5050（2015）05-0003-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.002

（编辑：薄小玲）

2015-06-23

国家重大科技专项资助项目（2011ZX05063）

韩德虎（1986-），男，河南新乡人，硕士，工程师，从事防突、井上下联合抽采方面的工作。