煤与瓦斯突出矿井取消瓦斯尾巷应用研究

2020-09-09张鹏冲

山西焦煤科技 2020年8期

张鹏冲

(1.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆 400037；2.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆 400037)

高瓦斯突出矿井随着采深的增加，矿井瓦斯涌出量大幅增加，采煤工作面瓦斯治理难度也逐渐增大。专用瓦斯尾巷以往被用于抽采工作面瓦斯，但由于该巷顶板不易管理[1，2]，且巷道内长时间存在高浓度瓦斯，遇到火花容易发生事故，故相关规程规范已禁止使用。

保安煤矿为煤与瓦斯突出矿井，隶属于山西煤炭运销集团，矿井井田面积14.323 6 km2，地质储量1.866 亿t，可采储量1.02 亿t. 井田主采煤层为8#、9#、15#煤层，煤层平均厚度分别为2.44 m、1.71 m、4.01 m，8#、9#煤层间距11 m，9#、15#煤层间距65 m，矿井现采煤层为15#煤层。目前，15#煤层埋深已经达到600～800 m，随着开采深度的增加，地质构造日趋复杂，瓦斯、地压等自然灾害越来越严重。安全生产系统越来越复杂，开采环境不断恶化，瓦斯、地压等问题更为突出，制约着矿井安全生产。

该矿15107综采面原设计通风方式为双U型，回采过程中的瓦斯分别沿着工作面回风巷和专用瓦斯抽采巷排出。该方式虽有利于抑制上隅角位置处的瓦斯积聚，但长期实践表明其存在一定的安全隐患。因此，保安煤矿决定取消15107工作面的专用瓦斯巷。

1 工作面瓦斯抽采系统优化方案

1) 优化15107综采工作面通风系统为单U型，15109进风顺槽改为回风巷，由15109底抽巷进风且配风量不少于500 m3/min，工作面上隅角瓦斯采用横贯闭墙上埋设抽采管路和15109进风顺槽向工作面施工穿层钻孔的方式抽采解决。15107综采工作面取消尾巷通风系统示意图见图1.

图1 取消尾巷通风系统示意图

2) 通过在15109进风顺槽向15107综采工作面施工穿层钻孔，穿层钻孔设计每15 m施工一组，每组施工一对高低钻孔，钻孔直径不低于200 mm，钻孔终孔位置在15#煤顶板上16～32 m，深入工作面10 m. 钻孔平均深度65 m. 15107综采工作面穿层钻孔施工示意图见图2.

图2 穿层钻孔施工示意图

3) 穿层钻孔、横贯闭墙埋压管路利用高负压抽采系统进行瓦斯抽采，一趟管路承担联络横贯内密闭埋管抽采，另一趟管路抽采穿层钻孔，抽采15107综采面上隅角内积聚的瓦斯；横贯口埋压管路安装蝶阀，工作面推采过下一横贯后，及时调整横贯的抽采负压，降低滞后横贯的抽采量。15107综采工作面穿层钻孔和闭墙埋管抽采示意图见图3.

图3 穿层钻孔和闭墙埋管抽采示意图

2 取消瓦斯尾巷安全技术措施

1) 在15107综采工作面开采期间，加强15107抽采巷与15107回风顺槽之间联巷闭墙的管理，杜绝闭墙漏风，防止瓦斯泄漏。

2) 工作面向前推采过30 m后，根据上隅角瓦斯浓度决定是否开启穿层钻孔和闭墙上埋压管路进行上隅角瓦斯抽采，根据工作面推进情况及时调整穿层钻孔的开启和关闭数量，为了保证采空区瓦斯不向15107抽采巷外溢，采过下一横贯后，闭墙上埋压抽采管路必须及时调整抽采混合量，对采空区进行长时间抽采[3，4].

3) 预防穿层钻孔受工作面采动影响发生剪孔现象，在钻孔成孔后，钻孔内下套管，套管直径不小于160 mm，套管长度不得小于20 m.

4) 每天观测1次抽采巷抽采支管抽采的瓦斯浓度、CO浓度等参数，如果瓦斯浓度大于3.0%或CO浓度大于0.002 4%，及时停止综采工作面生产，查明原因进行处理。

3 取消瓦斯尾巷后安全评价

取消瓦斯尾巷后，15107综采工作面采用本煤层、采空区及邻近层抽采相结合的方法治理瓦斯。本煤层抽采是通过顺层平行钻孔抽采，邻近层是通过在15107高抽巷内埋管进行抽采,采空区抽采是通过施工穿层钻孔连接及在横贯闭墙上埋管抽采。取消瓦斯尾巷前后瓦斯涌出量对比见表1，瓦斯尾巷变更为瓦斯抽采巷后，15107回风顺槽最大瓦斯浓度仅为0.34%，是取消瓦斯尾巷前的56.7%；正常生产期间上隅角瓦斯浓度最大为0.7%，是取消瓦斯尾巷前的19.4%；瓦斯抽采巷内最大瓦斯浓度为0.64%，是取消瓦斯尾巷前的82.1%. 由此可知，瓦斯尾巷取消后，采煤工作面上隅角及回风顺槽处的瓦斯浓度均大幅降低，确保了工作面的安全高效回采。