高抽巷瓦斯抽采技术在赵庄煤矿的应用

申晋伟

(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司)



高抽巷瓦斯抽采技术在赵庄煤矿的应用

申晋伟

(山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司)

摘要通过分析赵庄煤矿1307工作面瓦斯超限的原因，结合该工作面的实际情况，提出了采用高抽巷抽放瓦斯，在高抽巷抽放的基础上辅助低位钻孔抽放、千米钻机施工高位钻孔抽放等措施，有效解决了赵庄煤矿1307工作面及上隅角瓦斯超限的问题，保证了该工作面的安全回采。

关键词瓦斯抽采高抽巷低位钻孔高位钻孔

赵庄煤矿1307工作面可采长度2 103 m，工作面走向长度232.5 m，回采时平均煤厚4.6 m。该工作面共布置有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12.73 m3/t，瓦斯残存量2.65 m3/t。该工作面构造复杂，存在5处构造异常区和7处抽采盲区。初采期间采用“一进两回”的通风方式，由13071巷进风，13072巷(原13064巷)和切眼底抽巷回风，上隅角瓦斯浓度较低。随着工作面的回采，切眼底抽巷无法正常通风，为此，在1104巷道口斜坡处进行高抽巷密封，在密闭空间里嵌入2条抽放管路，连接到抽放系统中，进行全程密闭抽放。2014年10月2日推进60 m时对1307切眼底抽巷进行密闭，随后1307工作面采用“一进一回”的U型通风方式，该通风方式易造成上隅角瓦斯超限，通过高抽巷抽采邻近层和采空区瓦斯，可有效降低工作面和上隅角的瓦斯浓度，确保工作面安全回采[1-3]。

1赵庄煤矿1307工作面概况

1307工作面位于赵庄煤矿西北部一盘区，属3#煤层，呈近水平分布，埋深560～620 m，位于山西组下部，自西向东回采。针对赵庄煤矿开采3#煤层透气性低、瓦斯抽采率和抽采浓度低、钻孔成孔难等问题，结合煤层综合柱状图，拟开采太原组8-1#煤层(8-1#煤层上部距K5石灰岩3.50～14.12 m，平均8.07 m，)作为3#煤层的下保护层，保护层开采掩护工作面从1309工作面开始，故在开采保护层之前，需对1307工作面开展高抽巷及底抽巷的试验工作。

2高抽巷瓦斯抽放

2.1高抽巷布置

根据赵庄煤矿3#煤层一盘区已掘巷道的实际情况，1307工作面高抽巷开口位于1104巷，北侧为13071巷，南侧为13064巷。巷道采用矩形断面掘进并支护，开口前17 m区段采用大断面支护方式，掘进宽度5 m，掘进高度4.5 m，掘进断面积22.5 m2。进入平巷的位置距回风巷235.2 m，距13064巷34 m，高抽巷与顶板的垂距约50 m[4]。

2.2瓦斯抽放效果

在工作面回采前高抽巷已接通，对工作面切眼处的煤体瓦斯进行抽采，由于工作面煤体未破碎，涌出的瓦斯含量较低。由图1～图3可知：2014年12月的瓦斯日抽放量约60 000 m3，浓度约16%，此时的负压约5 kPa。

图1　1307高抽巷抽采负压

在1307工作面试采阶段，每天仅进行1班回采。2014年9月14日工作面机头推进了22 m，机尾推进了12 m，由此可看出工作面在推进50 m左右时初次来压，直接顶受压破裂形成导气裂隙带，使邻近层的瓦斯释放出，受高抽巷的抽采负压作用，进入高抽巷。2014年10月20日工作面推进约100m，采空区顶板完全垮落，导气裂隙带充分发育，高抽巷层位提升40 m，进入瓦斯聚集区，此时高抽巷的抽采浓度达15%，抽采纯量23 m3/min，日抽采量达40 000 m3。从2014年11月28日起，日抽放量平均约60 000 m3，高抽巷瓦斯浓度约16%，负压约5 kPa。由1307工作面瓦斯实时监测数据可知，在该工作面回采时，工作面瓦斯浓度上升，最大浓度达0.76%，工作面风量4 500 m3/min，最大绝对瓦斯涌出量34.2 m3/min，从2014年11月初开始，工作面风量调整为6 200 m3/min。

图2　1307高抽巷抽采纯量

图3　1307高抽巷日抽采量

3低位瓦斯抽放钻孔

为确保矿井安全，在1307工作面上顺槽下帮每隔50 m开掘1个钻场。在每个低位钻场内采用钻机向工作面上隅角方向设计施工5个钻孔，分1排呈扇形分布，钻孔的水平投影距高抽巷约10 m。低位钻孔布置如图4所示，具体参数见表1。

图4　1307低位钻场布置示意

钻孔编号偏角/(°)仰角/(°)孔深/m1#4030622#4532653#5035704#5532655#603062

4千米钻机施工高位瓦斯抽放钻孔

千米钻机施工地点位于13074巷13#横贯内，使用VLD-1000型千米钻机施工定向高位钻孔，钻孔的开孔方位角225°，倾角+18°，通过调控方位角和倾角，将钻孔布置于3#煤层顶板上方厚50 m的层位，钻孔在-192 m水平达到设计层位高度，继续调控方位角，直至-378 m水平拐至与13074巷道平行，此时距1307高抽巷40 m，继续施工钻孔直至距当时的切眼50 m，钻孔总进尺预计为501 m，使用“一堵一注”方式封孔。在平行13074巷段施工时须密切关注1307切眼位置，在距切眼50 m时停钻(图5)。通过千米钻机施工高位瓦斯钻孔，可配合高抽巷进一步抽放裂隙带瓦斯，最大限度地减少回采面和煤层的瓦斯涌出。

图5　高位瓦斯抽放钻孔示意

5结语

针对赵庄煤矿1307工作面瓦斯超限的问题，采用高抽巷辅以低位钻孔抽放、千米钻机施工高位钻孔抽放等技术手段，有效减少了邻近层及采空区瓦斯涌出，将瓦斯浓度控制在0.8%以下，可供类似矿山参考。

参考文献

[1]郭勇飞.高抽巷于顶板水平长钻孔瓦斯抽采技术应用[J].现代矿业，2014(8)：141-142.

[2]张壮初.高瓦斯煤层开采中高抽巷的应用研究[J].现代矿业，2011(3)：14-16.

[3]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.

[4]杨宏民，夏会辉，睢国慧，等.伪倾斜后高抽巷配合走向高抽巷瓦斯抽放技术[J].煤炭科学技术，2011(12)：40-43.

(收稿日期2015-10-16)

申晋伟(1976—)，男，高级工程师， 048000 山西省晋城市城区北石店镇。

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