浅谈高河煤矿高抽巷的布置及瓦斯抽放效果

2019-09-09李欣

煤矿现代化 2019年6期

李欣

（潞安集团高河能源有限公司，山西长治 047100）

0 引言

高河煤矿位于沁水煤田东部，是潞安集团和美国亚美大陆煤炭有限公司联合建设的高产高效矿井，矿井主采二叠系3#煤层，设计产能600万t/a。根据山西省煤炭工业厅2011年度瓦斯鉴定结果，高河煤矿瓦斯绝对涌出量96.87m3/min，瓦斯相对涌出量31.08m3/min，属于高瓦斯矿井。W1309工作面位于高河矿井东一盘区，主采3#煤层，煤层均厚7.1m，煤层倾角3°～15°，可采储量349万t，日平均产量9439t，采用综采放顶煤采煤工艺，顶板管理采用全部垮落法。依据工作面回采设计，W1309工作面绝对瓦斯涌出量57.4m3/min，从瓦斯防突角度要求，采掘面煤层瓦斯含量应当控制在小于8m3/min[1]，根据已有地质条件及瓦斯涌出量，W1309工作面采用“三进一回”偏“Y”型通风系统，瓦斯抽排采用“Y+高抽巷”瓦斯治理模式。

本文以W1309高抽巷Ⅱ段为例，从高抽巷的层位、抽采纯量、抽采占比等几个方面对高抽巷不同回采阶段的抽采效果进行分析，并对其运行特征进行简单描述。

1 W1309高抽巷Ⅱ段设计

高抽巷层位决定了高抽巷在工作面回采期间的瓦斯抽采效果[2-4]，根据高河矿采空区形成的裂隙带和冒落带发育高度及波及范围，以及煤层顶板的岩性特征，确定W1309高抽巷高度设计为垂直层位距煤层顶板20.6m～45.25m，见图1。水平层位内错回风顺槽40.4m，巷道全长620.4m，全锚网支护，巷道口打设两道密闭，埋设两趟Φ500mm瓦斯管。工作面回采初期采用南翼泵站低负压系统单台泵、两趟Φ355mm瓦斯管带抽裂隙带钻孔抽采瓦斯，之后采用南翼泵站低负压系统两台泵、三趟Φ355mm瓦斯管带抽高抽巷和裂隙带钻孔抽排瓦斯，后期采用地面泵站低负压系统一趟Φ500mm和三趟Φ355mm瓦斯管与密闭预埋瓦斯管连接，由南翼泵站低负压系统和地面泵站低负压系统直接抽采。

图1 W1309高抽巷Ⅱ段各阶段剖面对照图

2 W1309高抽巷Ⅱ段的运行情况

高河矿W1309高抽巷Ⅱ段瓦斯抽采分为5个阶段，各阶段布局及运行情况见图1和图2：

图2 高抽巷各阶段运行参数示意图

1）第一阶段（Ⅰ）回采距离0-88m，高抽巷距煤层顶板距离为27.98m-28.47m，抽采方式为双U+裂隙带钻孔，（工作面老顶垮落前，高抽巷未发挥作用）单台泵两趟Φ355mm管路接抽顶板裂隙带钻孔。第一阶段工作面绝对瓦斯涌出量为43.2 m3/min，风排瓦斯涌出量为34.56 m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量为2.54 m3/min，高抽巷瓦斯抽采量占总涌出量比例为5.88%。

2）第二阶段（Ⅱ）回采距离88m-304m，高抽巷距煤层顶板距离为28.47m-33.84m，抽采方式为双U+高抽巷系统+裂隙带钻孔，两台泵三趟Φ355mm瓦斯管，一趟Φ355mm瓦斯管带抽高抽巷。第二阶段工作面绝对瓦斯涌出量为48.47m3/min，风排瓦斯涌出量为29.69m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量为12.91m3/min，占总涌出量比例为26.64%。

3）第三阶段（Ⅲ）回采距离304m-316m，高抽巷距煤层顶板距离为33.84m-34.69m，抽采方式为双U+高抽巷系统，南翼泵站两台泵、两趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一台泵、一趟Φ500mm瓦斯管带抽高抽巷。第三阶段工作面绝对瓦斯涌出量为53.2m3/min，风排瓦斯涌出量为30.54m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量为20.56m3/min，占总涌出量比例为38.65%。

4）第四阶段（Ⅳ）回采距离316m-362m，高抽巷距煤层顶板距离为34.69m-39.61m，抽采方式为双U+高抽巷系统，南翼泵站两台泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一台泵、一趟Φ500mm瓦斯管带抽高抽巷。第四阶段工作面绝对瓦斯涌出量为53.06m3/min，风排瓦斯涌出量为22.94m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量为28.01m3/min，占总涌出量比例为52.79%。

5）第五阶段（Ⅴ）回采距离362m-460m-581m，高抽巷距煤层顶板距离为39.61m-45.21-25.01m，抽采方式为三进一回（偏Y型）+高抽巷系统，南翼泵站两台泵、三趟Φ355mm瓦斯管，地面泵站一台泵、一趟Φ500mm瓦斯管带抽高抽巷。第五阶段工作面绝对瓦斯涌出量为51.08m3/min，风排瓦斯涌出量为21.8m3/min，高抽巷平均瓦斯抽采量为26.41m3/min，占总涌出量比例为51.70%。

3 高抽巷的运行特征描述

3.1 抽采纯量与混合流量的关系

W1309高抽巷各阶段的抽采纯量与混合流量之间呈现正相关关系，即当混合流量增加时，抽采纯量也在增加，见图3。W1309工作面回采初期，采空区未与高抽巷形成联系，此时高抽巷未发挥作用，此时混合流量为68.55m3/min，高抽巷抽采纯量仅为2.54m3/min，占总涌出量比例为5.88%。随着工作面的逐渐推进，采空区顶板发生垮落，高抽巷与采空区开始发生沟通，高抽巷作用逐步开始发挥，混合流量也不断增加，高抽巷抽采纯量逐渐增大。待采空区顶板垮落稳定，高抽巷与采空区彻底贯通，高抽巷抽采纯量平均为28.01m3/min，抽放作用达到最大，混合流量也达到最大值478m3/min。之后随着高抽巷抽采系统的不断完善，抽放纯量与混合流量逐渐趋于稳定，抽放效果呈现平稳。

图3 W1309高抽巷各阶段的抽采纯量与混合流量关系

3.2 抽采纯量与产量的关系

高抽巷的抽采纯量与W1309工作面日产量之间的关系，见图4：抽采纯量与日产量之间整体呈现正相关关系，即产量增大，抽采纯量增加，产量降低，抽采纯量随之减少，但抽采纯量的变化滞后于日产量变化。但是在工作面回采初期，高抽巷作用没有开始发挥，日产量与抽采纯量之间不存在明显的特征关系。工作面日产量的大小直接关系到采空区瓦斯涌出量的大小，两者呈正相关关系，随着采空区与高抽巷的联系程度加大，高抽巷作用逐渐发挥，在抽放条件稳定的基础下，高抽巷的抽采纯量与采空区瓦斯涌出量大小呈正比。但日产量对瓦斯涌出量的影响与高抽巷的抽采作用之间存在一定的时间差，造成高抽巷抽采纯量变化滞后于日产量变化。