双巷瓦斯抽采技术在高瓦斯矿井工作面中的应用与实践

朱丽兵

【摘 要】中国煤矿的瓦斯事故类型分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和窒息。煤与瓦斯突出是煤体中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放。煤层瓦斯的大量直接排放不仅浪费了能源资源而且严重污染了环境，以甲烷为主要成分的煤层瓦斯是一种具有强烈温室效应的气体，甲烷的温室效应比二氧化碳大20倍以上。鉴于瓦斯对于正常回采的危害，有必要研究在回采前对瓦斯进行抽放，即瓦斯抽采。

【Abstract】The types of gas accidents in coal mines in China are divided into gas explosion， coal and gas outburst， gas burning and asphyxiation. Coal and gas outburst is the release of gas energy and stress energy stored in coal body. A large number of direct emissions of coal seam gas not only wastes the energy resources， but also seriously pollutes the environment. Methane gas as a main component of coal seam gas is a strong greenhouse effect gas. The greenhouse effect of methane is more than 20 times larger than that of carbon dioxide. In view of the harm of gas to normal recovery， it is necessary to study gas drainage before mining， that is， gas extraction.

【關键词】双巷；抽采；高瓦斯

【Keywords】double roadway； gas extraction； high gas

【中图分类号】TD263.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）04-0137-02

1 瓦斯赋存参数及抽采系统概况

1.1 各煤层瓦斯参数鉴定情况

2017年5月经煤科总院沈阳研究院（原煤科总院抚顺分院）对2号煤层瓦斯含量进行了鉴定，-550m～-660m2号煤层瓦斯含量为2.10～5.59m3/t，瓦斯压力为0.48～0.64MPa；瓦斯放散初速度△p在7.8～8.9之间； 煤的坚固性系数f在0.45～0.51之间。

1.2 瓦斯抽采概况

辛安矿瓦斯抽采系统始建于2009年10月，2011年对抽采系统进行了大规模的改造。目前辛安矿地面建有永久瓦斯抽采系统，低负压瓦斯抽采系统安装3台CBF380-2BV3型水环式真空泵及其监测装置，其中1台运转，2台备用。单泵抽采能力为122-144m3/min，功率为185kW，最大抽采负压为200kPa。主要用于抽采低浓度瓦斯，平均抽采纯量8m3/min。矿井瓦斯抽采率为55%。矿井瓦斯抽采系统安设能力符合需要。

2 双巷抽采方法

2.1 工作面煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、开采方法等因素的实际情况

在工作面防治瓦斯方面主要采取的抽采方法为：回采时，在工作面配运料巷、运料巷（中间巷）向工作面内布置钻场，向工作面方向施工高顶抽采钻孔，抽采煤层顶板裂隙带内的瓦斯，起到降低上隅角的瓦斯浓度的目的。112161工作面设计开采2#煤，原生煤层厚度最大4.5m，最小3.8m，一般4.2m，赋存稳定。工作面走向长度平均为1200m，倾斜长度平均为150m，平均倾角20°，平均煤厚4.3m，容重1.35t/m3，设计可采储量87.5万t。

2.2 工作面钻场规格及布置

①在工作面配运料巷内，每隔50m（中间巷每隔60m）向工作面内布置一个高位抽采钻场，在钻场中沿工作面煤层走向，向工作面方向施工10个（后期根据瓦斯涌出量可适当增加或减少）钻孔。钻孔终孔落于煤层顶板裂隙带内的岩层中。在工作不推进中，由于煤层顶板的跨落和工作面超前应力的作用，使得打到顶板裂隙带内的钻孔，在采动影响下，能抽采煤层释放到裂隙带中的高浓度卸压瓦斯，从而降低工作面围岩和采空区涌向工作面上隅角、工作面回风风流中瓦斯的浓度。

②钻场开口于工作面配运料巷及运料巷（中间巷），破800mm顶板然后向工作面内部施工。高位钻场规格为4.5m×2.6m。

③钻孔水平布置：钻孔成2排布置，上排1、3、5、7、9号孔距钻场底板1.5米，1号孔距钻场口2.2m，孔与孔平距0.4m，下排2、4、6、8、10号孔距钻场底板1.0m，2号孔距钻场口2.2m，孔与孔平距0.4m。

④钻孔仰角位置：受回采产生的采动影响，围岩发生不同程度的破坏和变形，其中的上、下邻近煤层产生不同程度的卸压与相应的卸压增流效应，距开采层越近，卸压越充分，增流越显著（即卸压瓦斯流量越大）。根据岩层的破坏程度与位移状态可把煤层顶板围岩划分冒落带、裂隙带、弯曲变形带。由于冒落带与采空区直接相通，抽放钻孔进入冒落带将吸入大量空气，所以此带一般不宜用钻孔抽放瓦斯。在裂隙带中，煤层卸压充分，瓦斯大量解吸，接近冒落带的岩层为大裂隙区，瓦斯在此区因流动阻力小，容易涌入采空区，所以此带钻孔抽放率低。往上为小裂隙区，由于此带瓦斯向采区流动困难，是抽放率最高地带。因此，钻孔的终孔点要在冒落带以上的小裂隙带（裂隙区）内。高位钻场上排孔距煤层顶板18m，下排孔距煤层顶板14m。

⑤钻孔直径：Φ94mm ， 封孔长度：15m 。

2.3 采用“两堵一注”封孔法

将注浆管固定在瓦斯抽采管上，送入抽采钻孔，封孔长度不小于15m；开动注浆泵，将水和水泥按比例（水灰比为0.8：1）倒入注浆泵，搅拌均匀；将注浆管接入注浆泵，向抽采钻孔内注浆，开始阶段，在浆液注满两端囊袋之前，注浆压强逐渐增大，当囊袋注满，压强冲破爆破阀，注浆压力会突然减小，在注满两个囊袋之间部位过程中逐渐增大。停止注浆，封闭注浆管。根据《煤矿瓦斯抽采暂行规定》要求，本工作面回采时钻孔孔口抽采负压不低于5kPa。

3 双巷抽采原理

①在原有112161工作面运料巷高位钻场的基础上，在中间巷也布置了高位钻场，钻孔的压茬距离不少于30m，进行交替迈步式抽采。通过运料巷和中间巷高位钻场联合抽采，有效的增加了抽采效果。

根据工作面倾向长度长，配有中间巷时瓦斯抽采的难题，通过对两巷瓦斯抽采调控，提高瓦斯抽采量，降低风排瓦斯含量。通过对工作面双巷瓦斯抽采技术实践，有效解决工作面上隅角抽采盲区及中间巷涡流区域的瓦斯聚集，保证了工作面安全生产。

②高位双巷抽采方式克服了两巷间距近上隅角及抽采盲区的瓦斯聚集。钻孔采用短孔长孔相结合，延长了钻孔施工长度，达90-100m，有效抽采加长，并形成叠加的效果。使用该方法初步试用效果明显。2161工作面抽采浓度为例，6月份两行抽采以来当月最低浓度10%，最高浓度15%，进入6月份中旬以后，抽采浓度逐步进入稳定期，最高浓度为25%，平均浓度为20%，因此可以将高位钻孔抽采高度区间确定为14～18m是合理可靠的。超前抽采平距可达到15m左右，未超前抽采和终抽过早，或是中途中断抽采都将造成抽采距离损失，减少有效平距。最佳抽采位置是在距离工作面煤壁线10～35m处。根据平距与瓦斯浓度变化关系，钻孔的两端各10m抽采效果不好，故高位抽采时，要保證有30m-45m的钻孔水平压茬长度。

③工作面双巷瓦斯抽采技术主要研究钻孔终孔位置，控制好受到回采产生的采动情况，会导致不同等级的破坏和变形，避免压力过大造成严重影响。

4 双巷抽采在实践中的应用

①针对高瓦斯矿井综采放顶煤工作面瓦斯涌出量大、瓦斯治理存在一定的困难，综合以上情况采取瓦斯抽放措施，能够有效的利用时间以及空间优势提高瓦斯抽放量，从而提高瓦斯抽放率，而双进双回“U+y”型通风系统具有配风量大、通风力强大，从而达到瓦斯分源治理的有效利用，试验应用了综合瓦斯抽放措施结合“U+y”型通风系统的瓦斯综合治理技术。实践证明，综放工作面双巷瓦斯抽采技术有效控制了瓦斯超限，确保项目的安全有效的运行。

②在原有112161工作面运料巷高位钻场的基础上，在中间巷也布置了高位钻场，钻孔的压茬距离不少于30m，进行交替迈步式抽采。通过运料巷和中间巷高位钻场联合抽采，有效的增加了抽采效果。

我矿采用双巷瓦斯抽采技术以来，在工作面出现中间巷时带来的安全隐患提供了安全保障开创了先河。为瓦斯抽放在煤矿的应用拓展了新思路。可广泛应用于煤矿在瓦斯治理方面，具有非常好的推广和应用前景。