贺西矿3316 工作面立体式瓦斯抽采技术研究

申 龙

（汾西矿业集团通风处， 山西 介休 032000）

随着矿井采深的加深及开采强度的提升，采掘作业面瓦斯涌出量呈现逐渐增加趋势，给矿井正常生产带来显著的影响[1-3]。受到煤层赋存条件、设备差异影响，不同矿井采取的瓦斯抽采方式各不相同[4-7]。贺西矿采用大功率定向钻机进行区域瓦斯抽采，有效降低了采面开采过程中的瓦斯涌出，文中就对3316 工作面采取的瓦斯抽采技术进行详细阐述，以期能为其他矿井类型情况下的瓦斯治理提供一定参考。

1 工程概况

贺西矿3316 工作面位于三采区3 号煤层东翼中部，采面走向长平均2 005.5 m（运输巷2 007 m，材料巷2 004 m），倾向长176 m，开采的3 号煤层底板标高为+580～+635 m，对应地面标高为+973～+1 129 m。3316 工作面南侧为实体煤，北侧为3314工作面。3316 工作面瓦斯原始含量9.58 m3/t、原始压力0.6 MPa、3 号煤层厚1.79 m，煤的容重为1.39 t/m3，倾角5°，透气性系数λ 为2.9 m2/（MPa2·d-1），具体煤层顶底板岩性参数见表1。

表1 煤层顶底板岩性

根据《贺西煤矿3 号煤层突出危险性鉴定报告》，3 号煤层在+578 m 水平以下具有突出危险区域。3316 工作面煤层底板标高为+580～+635 m，已接近突出危险区，为了确保采面生产安全，矿井将3316回采工作面按突出危险工作面进行管理。

2 工作面瓦斯治理技术

2.1 瓦斯治理方案

具体采面瓦斯治理方案为：

1）走向长钻孔超前预抽。在3314 材巷布置瓦斯抽采孔对3316 回采巷道掘进区域进行瓦斯预抽。

2）本煤层钻孔超前预抽。在3316 回采巷道布置本煤层钻孔对采面开采范围内的煤体进行瓦斯预抽。

3）采空区瓦斯治理。回采期间采用上隅角插管对采面采空区瓦斯涌出进行治理。

2.2 递进式下向长钻孔超前预抽

在3314 材巷掘进期间在右帮使用VLD-1000型钻机施工长距离钻孔对深部区域3316 工作面实体煤提前进行区域瓦斯预抽，具体设计方案为：

1）在距离三采3 号皮带巷150 m 处开始施工1 号钻场，1 号—7 号钻场间距为150 m，钻场内钻孔施工参数见表2，8 号—15 号钻场以后钻场间距为100 m，钻场内钻孔施工参数见表3。

表2 1 号—7 号钻场钻孔施工参数

表3 8 号—15 号钻场钻孔施工参数

2）每个钻场施工10 个钻孔，钻孔的终孔间距分别为15 m（1 号—7 号钻场）、10 m（8 号—15 号钻场）。

3）抽采钻孔的终孔位置与3314 材料巷垂直距离为280 m，从而覆盖整个3316 工作面及3316 材巷巷道轮廓线外20 m 以上，具体在3314 材巷内钻场、瓦斯布置情况见下页图1 所示。

图1 3314 材巷钻场、钻孔抽采设计示意图

截止钻场回收，3314 材巷定向长距离钻孔累计抽采瓦斯量达103.22 万m3。

2.3 本煤层钻孔超前预抽

2.3.1 3316 材巷本煤层钻孔设计

在3316 材巷左帮铺设瓦斯抽采管（Ф300 mm），距巷道口80 m 处开始施工本煤层钻孔，最后一个钻孔与3316 切眼距离控制在10 m 以内。钻孔间距为6.3 m，孔深100 m，方位31°，开孔距底板1.5 m。

2.3.2 3316 运巷本煤层钻孔设计

在3316 运巷右帮铺设瓦斯抽采管（Ф300 mm），距巷道口85 m 处开始施工本煤层钻孔，孔深为90 m，方位211°，其余钻孔参数与3316 材巷本煤层钻孔一致。具体3316 工作面本煤层瓦斯抽采钻孔设计图见图2。

2.4 回采期间瓦斯治理

2.4.1 工作面本煤层瓦斯抽采

3316 工作面回采期间继续利用本煤层钻孔进行抽采，随着工作面的回采逐步拆除超前支护段本煤层钻孔。截止回采完为止，3316 材巷本煤层钻孔累计抽采瓦斯量141.36 万m3，3316 运巷本煤层钻孔累计抽采瓦斯量123.67 万m3。

2.4.2 工作面上隅角瓦斯抽采

在工作面回采期间为防止上隅角瓦斯的积聚，在3316 材巷右帮靠近工作面上隅角60 m 范围内用6 寸铠装管（一根长8 m）进行抽采，铠装管一端通过变盘与材料巷瓦斯抽采管（Ф300 mm）连接，一端埋入采空区，随工作面逐段回瓦斯抽采管路。具体3316 工作面上隅角瓦斯抽采示意图见图3 所示。

3316 上隅角平均抽采浓度2%，累计抽采瓦斯量4.33 万m3。

3 瓦斯治理效果分析

3316 工作面未掘进前该工作面范围内煤炭储量

则3316 工作面未掘进前该工作面范围内瓦斯储量=916 556.95×9.5/10 000=870.7 万m3。

3314 材巷预抽3316 工作面的钻孔2017 年11月23 日施工完成，至2018 年6 月25 日3314 材巷钻场钻孔已全部停抽，累计抽采量为350.98 万m3。

3316 工作面本煤层钻孔2018 年9 月23 日全部施工完成，截止2019 年4 月30 日开始回采时，3316 材巷左帮支管路累计抽采量为108.69 万m3，3316 运巷右帮累计抽采量为78.16 万m3。

瓦斯抽采后煤的残余瓦斯含量计算：WCY==（870.7－350.98－108.69－78.16）×10 000/916 556.95=3.63 m3/t。

贺西煤矿3 号煤层残存瓦斯含量在2.0 m3/t－2.2 m3/t 间，则该工作面的最高可解析瓦斯含量为1.63 m3/t，工作面生产期间配风为1 150 m3/min，工作面日产量2 600 t，则风排瓦斯为2.94 m3/min，风流中最高瓦斯浓度为0.26%，满足工作面高产高效的要求。

4 结论

瓦斯是制约煤矿生产安全的不利因素，根据贺西矿瓦斯含量高、压力大、解析速度快等，采用长距离定向钻孔、本煤层钻孔超前预抽、插管抽采隅角瓦斯等立体抽采模式有效解决了回采期间瓦斯问题。现场应用后，巷道掘进时瓦斯浓度始终在0.13%以内，采面回采时上隅角、回风巷瓦斯浓度分别在0.5%、0.2%以内，目前进行区域校检残余瓦斯含量4.5 m3/t、残余瓦斯压力0.1 MPa。未出现任何瓦斯异常情况，工作面实现安全高效生产。