双柳煤矿瓦斯抽采可行性分析及综合治理研究

王海波

摘 要：汾西矿业双柳煤矿是高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井，瓦斯监测及治理难度大，基于双柳煤矿33414工作面瓦斯抽采的必要性和可行性分析，设计出巷道掘进期间的瓦斯抽采方案，以及工作面回采期间开采层瓦斯抽放、上隅角及采空区瓦斯抽放、裂隙带瓦斯高位钻孔抽放的综合抽采方案，并进行了抽采效果评价，实现了预期的治理目标，保障了矿井安全生产。

关键词：高瓦斯矿井;瓦斯综合抽采;瓦斯参数;通风系统

针对双柳煤矿的瓦斯治理工作展开研究，以33414工作面为例，在瓦斯基本参数测定及抽采可行性分析的基础上，对瓦斯综合治理工作进行研究，并进行现场实施及技术总结，从而获得成功的治理经验。

1 矿井瓦斯治理工程概况

双柳煤矿隶属于山西汾西矿业（集团）有限责任公司，坐落于山西省吕梁市柳林县孟门镇。矿井开拓方式采用主斜副立混合开拓，采区开采方式为前进式，工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤。矿井采用分区式通风，有三个进风井、两个回风井。批准开采3#、4#、8#、9#煤层，现主采3#、4#煤层，井田范围内各煤层均有瓦斯赋存，瓦斯来源主要包括本煤层瓦斯涌出、邻近层及围岩瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出等，煤层层数多、瓦斯含量高、治理难度大是该矿的主要特征。地质资料表明，矿井瓦斯相对涌出量为15.97m3/t，绝对涌出量为92.97m3/min，属煤与瓦斯突出矿井。33414工作面采用“U”形通风方式，材料巷进风，运输巷回风，并布置有一条专用抽采巷。

2 瓦斯抽采的必要性及可行性分析

双柳煤矿历来高度重视瓦斯治理工作，并做了大量的工作。在矿井改扩建设计时对瓦斯涌出量进行预测，预测结果如表1所示。预测指标远超高瓦斯矿井的界定条件，即矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min，必须建立地面永久抽采瓦斯抽采系统。具体到33414工作面，根据临近类似条件的工作面回采经验，预测其回采过程中相对瓦斯涌出量为5.55m3/t，绝对瓦斯涌出量为25m3/min，瓦斯总量预测为约850万m3，其中约四层来源于本煤层瓦斯涌出，约六成来源于采空区及围岩瓦斯涌出。

瓦斯抽采可行性必须经过科学研究，根据钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数，瓦斯可分为容易抽放、可以抽放和较难抽放三个类别。双柳煤矿瓦斯指标显示该矿瓦斯具备较好的抽采条件，33414工作面所采3-4#煤层属可以抽放级别，必须制定科学合理的抽采方案并严格实施抽采作业。

3 瓦斯综合抽采方案设计应用效果分析

根据本工作瓦斯的具体赋存条件及抽采条件，按照矿井“抽、掘、采平衡”工作要求，结合临近33410工作面的瓦斯治理经验，设计工作面巷道掘进期间瓦斯预抽与工作面回采期间瓦斯抽放的综合治理方案。

3.1 巷道掘进期间瓦斯预抽

巷道掘进期间瓦斯治理至关重要，33414瓦斯抽采巷掘进前及掘进期间采取了瓦斯抽放措施。①为降低掘进迎头前方200～300m内的瓦斯含量和压力，在33414抽采巷左帮80m处施工钻场，并布置4个顺层钻孔，每个孔深520m，开孔高度距巷道底板1.5m，覆盖33414抽采巷西侧20m的范围;在33414抽采巷右帮200m处施工钻场，布置6个顺层钻孔，每个孔深100m，开孔高度距巷道底板1.5m，覆盖33414抽采巷工作面东侧20m的范围。钻孔布置示意图如图1所示;②掘进期间抽采效果评价：设计施工评价孔三个，在抽采巷掘进迎头以360°方位角向煤体布置1#孔，深度120m;两侧分别以351°和369°方位角对称布置2#和3#孔，深度均为121m。钻孔直径均为75mm，开孔高度为1.2m。钻孔施工完毕后，在每个评价孔内50m处和孔底各取一个煤样进行瓦斯含量测定，测定各个测点瓦斯含量结果如表2所示，并通过计算和指标判定得出：抽采巷残余瓦斯含量为2.71m3/t，残余相对瓦斯压力为0.26MPa，瓦斯抽采率超过30%，抽采效果較好。

3.2 工作面回采期间瓦斯抽放

①开采层瓦斯抽放。开采层瓦斯抽放属于瓦斯预抽，设计将直通地面的抽放管路（Φ300mm）布置于33414材料巷内，自材料巷入口处起，每隔6m施工一个钻孔，钻孔深度100m，共施工320个钻孔（如图2所示），持续对工作面前方的煤体进行瓦斯预抽;②上隅角及采空区瓦斯抽放。为解决工作面上隅角及采空区瓦斯积聚及超限，在33414运输巷内布置一路Φ300mm抽放管路，每隔12m接一个三通阀门，对上隅角瓦斯进行抽放;在33414抽采巷内每隔12m向采空区打设一个钻孔，钻孔深度30m，共施工150个钻孔（如图2所示）。持续对工作面上隅角及采空区瓦斯进行抽放;③裂隙带瓦斯高位钻孔抽放。旨在工作面上方顶板裂隙带瓦斯进行抽放，钻孔布置在专用抽采巷内，每6m布置一个钻孔，于距底板1.7m处开孔，倾斜20°向上打设，钻孔深度60m，孔底位置位于顶板上方20m处，持续对工作面及采空区上方的裂隙带瓦斯进行抽放;④回采期间抽采效果评价：在地面泵站及井下主管路、各支管路安装了GLY系列矿用气体流量传感器（在线监测装置）和孔板流量计，按规定测定并分析瓦斯抽采参数，统计数据表明，33414工作面回采期间瓦斯综合抽采率达到50%以上。

4 结语

双柳煤矿配备有完善的瓦斯抽采系统，地面抽采泵站内安装4台同型号、同等能力水环式真空抽采泵，两用两备，实现了高、低负压分源抽采，综合瓦斯抽采率达到了56.82%。矿井瓦斯抽采系统运行稳定可靠，瓦斯抽采工作有效推进，有力保障了矿井的安全生产。

参考文献：

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