赵庄矿“一面四巷”瓦斯抽采技术研究

宋斌

（山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司，山西晋城 048000）

赵庄矿“一面四巷”瓦斯抽采技术研究

宋斌

（山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司，山西晋城 048000）

针对赵庄矿3号煤层瓦斯抽采率低、瓦斯抽采浓度低、钻孔成孔难的特征，采用底抽巷来消除双巷掘进工作面突出危险性，同时通过高抽巷，提高瓦斯抽放浓度和抽放率。优化高抽巷抽采方式，进而论证了“一面四巷”通风的可行性，最终形成一套“一面四巷”瓦斯抽采与通风治理技术，保障了赵庄矿的安全生产。

“一面四巷”；瓦斯抽采；高抽巷；底抽巷

1 赵庄矿1307工作面瓦斯概况

1307工作面可采长度2 103m，工作面走向长度232.5m，回采时平均煤厚4.6m，1307工作面煤炭储量为319.4万t，1307工作面瓦斯储量为0.4亿m3。工作面共布置有5条巷道分别为：13071巷、13072巷、1307底抽巷、1307-2底抽巷、高抽巷。1307工作面煤层瓦斯含量最高为12.73m3/t，瓦斯残存量为2.65m3/t。工作面构造复杂，存在5处构造异常区和7处抽采盲区。1307工作面高抽巷北侧为13071巷，南侧为13064巷。

针对赵庄煤矿开采3号煤层瓦斯抽采率低，瓦斯抽采浓度低，钻孔成孔难的问题，赵庄矿以1307工作面作为试点，采用底抽巷来消除双巷掘进工作面突出危险性，通过高抽巷，提高瓦斯抽放浓度和抽放率，使工作面瓦斯含量明显降低，从而解决综采工作面和上隅角瓦斯超限问题[1]。图1为赵庄矿1307工作面“一面四巷”示意图。

2 “一面四巷”空间立体瓦斯抽采

2.1 高抽巷抽采优化

1）高抽巷道全程密闭抽采。在1104巷道口斜坡处进行密封，在密闭空间里嵌入两条抽放管路，连接到抽放系统当中，进行全程密闭抽放。高抽巷道全程密闭抽放可以一次密闭来保障整个工作面的采空区卸压抽放。图2为高抽巷全程密闭示意图。

2）高抽巷道密闭墙的设置。a.巷道闭墙处及前后10m喷浆，喷浆厚度不少于200mm，喷浆前墙体周围杂物要清理干净，周围铁丝网要剪掉，活渣清理掉，见硬帮硬顶，喷浆后开始建墙。在高抽巷与1104回风巷交叉处开始建密闭墙，相距5m处建另一道密闭墙，中间用河砂充填，每充填500mm高，注水一次，使河沙沉淀落实依次施工。墙建好后，对砖墙及墙前10m复喷，杜绝漏风。建墙由通风科负责，抽采科监督。b.砖墙为砖、灰、沙结构，下部见实底，两墙中间的充填部分也必须见实底，密闭墙必须按永久设施构筑。墙体平整，无裂缝、重缝和空缝，墙体严密不漏风，密闭墙示意图，见图3。c.四周要掏槽，见实帮、实顶、实底后，深0.5m，封顶时要与巷道顶板接实，并进行圈边。

3）高抽巷管路的铺设。依据瓦斯抽采量预计结果，按下式计算：

式中：D为瓦斯抽采管内径，m；Q为瓦斯管中混合瓦斯流量，取150m3/min；V为瓦斯管中混合瓦斯经济流速，取12m/s。

按上式计算内径为515mm的管路，实际选型中需留有余量，由于主管路距离高抽巷较近，目前1104回风巷当中的355mm管路满足不了需求，可从主管路把560mm、960mm管路引进来。

高位抽放巷内敷设560mm、960mm抽放管路，其中一趟超过密闭墙5m，一趟超出密闭墙15m，抽放管位于密闭墙2/3高处，密闭墙以里的抽放管采用金属铁架加以保护，管路沿巷顶引出。

4）高抽巷分段密闭抽放瓦斯。为了更好的发挥高抽巷道的作用，将1307高抽巷道分两段进行密闭抽放。在回采的时候先对1号瓦斯道进行密闭抽采，工作面回采至密闭的时候，1号瓦斯道和2号瓦斯道进行连接，密闭外道，此处可以补打一些下向孔，解决过渡阶段密闭的阻碍作用导致的高抽巷无法变形，钻孔可以连接到回风抽放管路，也可以敞开在巷道内[2-5]。图4为分段抽放示意图。

3 “一面四巷”通风可行性分析

1307工作面采用一面四巷，即两条顺槽（13064巷、13071巷，通风方式为一进一回）、一条底抽巷（只掩护13071巷，13074巷的掘进）、一条高抽巷。采用U型通风，最难解决的是上隅角瓦斯超限问题，采用高抽巷治理技术对上隅角瓦斯治理有直接的作用，顺层钻孔和底抽巷穿层钻孔抽采对煤体瓦斯进行了卸压和抽采，缓解了U型通风压力，通过实际相关参数进行理论分析和计算，对“一面四巷”通风可行性进行分析：

1307工作面回采长度2103.3m，工作面长度232.5m，采高4.5m，则1307工作面回采煤量A为312.5万t。

1307工作面煤层瓦斯含量预测平均为12.73m3/t，则1307工作面瓦斯储量Q为3 978.1万m3。根据AQ1026-2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》中的规定采煤工作面每日回采煤量在6 001～8 000 t煤时，煤体可解吸瓦斯量≤5m3/t。1307工作面的煤体残存瓦斯量为2.65m3/t，所以工作面在回采前煤体瓦斯含量必须降到7.65m3/t以下。

4 高抽巷、底抽巷抽放效果分析

在工作面回采前高抽巷已经接通，带上负压对工作面切眼处的煤体瓦斯进行抽采，由于工作面煤体没有破碎，涌出的瓦斯含量较低，目前高抽巷瓦斯日抽放量都在60000m3左右，浓度在16%左右，此时的负压5 kPa左右，抽放效果良好。

1307底抽巷截止2014年12月19日，日抽放量在7572m3～8 847.5m3左右，纯流量在4.5～6.1m3/min左右，浓度在30%左右，效果不是很显著。分析其原因为：同组钻孔出现串孔的现象比较多，导致抽放效果差；受K6灰岩含水层的影响，导致钻孔封孔后存在漏气现象，负压降低，抽放效果较差。

可以采取的措施：合理布置并优化钻孔，避免串孔现象发生；打钻结束后，按照要求进行洗孔、冲孔；按照要求进行封孔、注浆，保证封孔质量；在抽放管路连接处，采用一定粘性的胶水，保证管路连接的气密性；采取CO2预裂爆破或者水力压裂等增透措施，增加3号煤层的透气性，从而提高抽采效果。

5 1307工作面瓦斯治理效果

在赵庄矿由于实现了“一面四巷”空间抽采瓦斯的方法，整个1307工作面本煤层的瓦斯抽放量从15%增加到50%，工作面在回采前煤体瓦斯含量降到了6.65m3/t，能够满足工作面的安全回采。

6 结论

1）综合分析高抽巷的应用情况，目前高抽巷层位在距顶板40m左右，层位偏低导致抽采瓦斯混量较大，瓦斯浓度较低，根据1306工作面高位钻孔的抽采情况，高抽巷层位应当处在裂隙带最大高度为43.33～78.19m的范围内。

2）由于铺设到1307工作面高抽巷的抽放管路较长，管路阻力大，负压沿程损失较大，无法形成高负压抽放的局面，根据实际情况，目前巷口合理的瓦斯抽放负压可以在5～7 kPa之间。

3）采取了1307工作面高抽巷与底抽巷贯通，对高抽巷道全程密闭抽，以及高抽巷抽采调控技术等措施对高抽巷进行了优化。

[1]王林.铜川焦坪矿区顶板走向高抽巷合理层位研究[D].焦作:河南理工大学，2009.

[2]刘唐圣.综放面走向高抽巷参数的确定与数值模拟实验[D].太原:太原理工大学，2013.

[3]刘楚.基于工作面采场瓦斯浓度分布的工作面顶板高抽巷位置优选研究[D].太原:太原理工大学，2013.

[4]秦帅.高瓦斯综放面走向高抽巷布置与抽采技术研究[D].徐州：中国矿业大学，2014.

[5]何吉春.邻近层卸压瓦斯的涌出与治理[J].煤矿安全，2005(6)：7-9.

[6]顾八信,许详生,龚世伟，等.底板抽放巷在瓦斯综合治理中的应用[J].矿业安全与环保，2004(S1):16-20.

[7]刘泽功,袁亮,戴广龙,等.采场覆岩裂隙特征研究及在瓦斯抽放中应用[J].安徽理工大学学报(自然科学版)，2004(4):10-15.

[8]涂敏.潘谢矿区采动岩体裂隙发育高度的研究[J].煤炭学报，2004(6):641-645.

[9]胡宝军,葛正稳.上保护层开采的瓦斯综合治理[J].矿业安全与环保，2004(5):49-50.

[10]李学来,刘见中.瓦斯灾害治理新技术[J].中国安全科学学报，2004(7):104-107.

Gas Drainage Technology of One-face-four-roadway in Zhaozhuang Mine

SONG Bin
(Zhaozhuang Mine,Jincheng Coal Group,Jincheng 048000,China)

To solve low gas drainage rate,low gas concentration,and difficult drilling in No.3 coal seam in Zhaozhuangmine,floor drainage roadway was used to eliminate the outburst hazards of double-roadway driving face.Meanwhile,with high drainage roadway,the gas drainage concentration and rate were increased.The drainage way of the high drainage roadway was optimized,which verified the feasibility of one-face-four-roadway ventilation.Finally,a set of gas ventilation and control technologies on one-face-four-roadway were established,which could guarantee the safe production of Zhaozhuang Mine.

one-face-four-roadway;gas drainage;high drainage roadway;floor drainage roadway

TD712

A

1672-5050（2015）05-0011-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.005

（编辑：樊敏）

2015-03-19

宋斌(1978-)，男，河北滦县人，硕士研究生，高级工程师，从事煤矿管理工作。