高瓦斯综采工作面瓦斯抽采技术应用

何亚军

（潞安集团高河能源有限公司，山西 长治 046000）

1 工作面概况

W3305 工作面开采3 号煤层，赋存于二叠系山西组地层中，为泻湖相沉积。W3305 工作面按三进一回布置，即胶带顺槽、进风顺槽、辅运顺槽进风，回风顺槽回风。W3305 工作面胶带顺槽长2777 m，W3305 工作面切眼长度320 m，W3305 工作面进风顺槽全长2727 m，W3305 工作面辅运顺槽全长2834 m，W3305 工作面回风顺槽全长2830 m。煤层平均厚度为6.83 m，顶板岩性一般为泥岩、粉砂岩，底板一般为泥质粉砂岩。工作面沿煤层走向布置，煤层赋存变化较小。依据中国矿业大学《山西高河能源有限公司3#煤层瓦斯基本参数测定研究报告》得知，矿井残存瓦斯含量为2.014 8 m3/t，W3305 工作面原始瓦斯含量最大值为11.5 m3/t，煤层瓦斯含量高，W3305工作面绝对瓦斯涌出量为40.1 m3/min。

2 工作面瓦斯抽采设计

2.1 掘进期间掘进工作面钻场抽放

四条顺槽掘进期间，在掘进工作面迎头附近施工边掘边抽钻场。边掘边抽主要是保护巷道掘进，在巷道两侧设置迈步式钻场，在钻场内施工扇形抽采钻孔掩护巷道掘进。按照巷道同侧80 m 间距、异侧9 m 间距布置边掘边抽钻场，每个边掘边抽钻场内布置6 个抽采孔，覆盖巷道轮廓线两侧26 m范围，最深钻孔150 m（见图1）。

图1 边掘边抽钻孔布置图

2.2 回采期间瓦斯抽放

（1）本煤层顺层钻孔抽放瓦斯

在W3305 进风顺槽和胶带顺槽施工双排孔，孔深170 m，孔径94 mm，开孔高度2 m、2.5 m，单排钻孔之间间距3.4 m。W3305 进风顺槽设计钻孔1174 个，进尺199580 m。W3305 胶带顺槽设计钻孔1422 个，进尺240 240 m。W3305 进风、胶带顺槽各敷设一趟Φ355 mm 瓦斯抽采管路，由地面瓦斯泵站高负压抽采系统进行抽采，抽采半径为1.5 m。W3305 工作面胶带侧预抽平均抽采量为9.36 m3/min，抽采607d，累计抽采瓦斯量为818.14 万m3。W3305工作面进风侧预抽平均抽采量为12.44 m3/min，抽采414 d，累计抽采741.62 万m3。根据W3305 胶带顺槽顶和进风顺槽安装的在线监测装置实时监测数据累计统计为：

本煤层顺层钻孔抽放瓦斯量：

Q预抽=Q胶带+Q进风=15.9 m3/min。

（2）顶板裂隙带钻孔抽放瓦斯

W3305 工作面回采前，在W3305 进风顺槽距切眼60～285 m 范围布置施工顶板裂隙带钻孔，钻孔孔深71～116 m，设计钻孔68 个，进尺6022 m；同时距切眼258 m 钻场内施工千米钻机定向顶板裂隙带钻孔，设计钻孔6 个，进尺1620 m。采用Φ355 mm 高负压抽放管进行抽放（见图2）。根据W3305 进风顺槽顶板裂隙带安装的在线监测装置实时监测数据累计统计，顶板裂隙带钻孔抽采瓦斯量为：Q裂隙=2.1 m3/min。

图2 W3305 进风顺槽顶板裂隙带钻孔布置图

（3）沿空留巷埋管接抽

W3305 进风顺槽铺设Ф355 瓦斯管低负压抽放管，10 m 一个三通、一个阀门，通过三通阀门控制预留管路负压，前一组预埋管超过三通位置5 m。当工作面采至第一组三通时，即预埋了第二组5 m，打开第二组阀门，通过低负压抽放采空区瓦斯，采空区埋管抽放（见图3）。

根据W3305 进风顺槽沿空留巷安装的在线监测装置实时监测数据累计统计，则W3305 进风顺槽沿空留巷埋管接抽瓦斯量为：Q沿=3.4 m3/min。

（4）高位抽放巷封闭埋管抽放瓦斯

工作面回采过程中在W3305 高位抽放巷（高位抽放巷整体层位距离煤层顶板35～40 m，距进风顺槽水平距离40 m）封闭埋设2 趟Φ710 mm 管路直接抽采工作面回采过程中采空区及冒落带瓦斯，W3305 高抽巷口对闭内巷道中的卸压瓦斯进行低负压抽放，在密闭抽放接口处加设Φ710 mm 阀门进行管控。

图3 W3305 工作面采空区埋管抽放设计图

根据W3305 高位抽放巷安装的在线监测装置实时监测数据累计统计，W3305 高位抽放巷埋管抽放瓦斯量为：Q高=5.1 m3/min。

2.3 抽放效果检验

回采期间工作面抽放瓦斯总量为：15.9+2.1+3.4+5.1=26.5 m3/min。

工作面绝对瓦斯涌出量为40.1 m3/min，工作面瓦斯抽放率为66.08%，达到了《煤矿瓦斯抽放基本指标》中要求的标准：工作面绝对瓦斯涌出量大于40 m3/min，工作面抽放率应大于等于50%。

3 结语

W3305 工作面回采过程中上隅角瓦斯传感器浓度最大值为0.69%，平均值为0.51%，工作面回风流中部瓦斯传感器浓度最大值为0.65%，平均值为0.48%，瓦斯传感器浓度最大值远低于行业标准值。通过采用掘进期间掘进工作面左右帮部钻场边掘边抽放、回采期间抽放本煤层瓦斯、工作面顶板裂隙带钻孔、高位抽放巷以及采空区埋管抽放等综合治理方式有效地降低了回采工作面的瓦斯浓度，且严格实行批采制度，确保批采安全距离、顶板控制范围、底板控制范围。如出现K1 值等突出指标超标或断层带涌出瓦斯较大，必须采用密集钻孔进行抽放，并进行效果检验，严格实行“预测预报、消突措施、效果检验、安全防护”四位一体措施，确保高瓦斯工作面的回采安全。