李家楼煤矿回采工作面瓦斯抽放设计改造研究

冯书韬，李 伟

（山西李家楼煤业有限公司，山西 太原 030002）

李家楼煤矿回采工作面瓦斯抽放设计改造研究

冯书韬1，李 伟2

（山西李家楼煤业有限公司，山西 太原 030002）

结合李家楼煤矿2号煤层瓦斯涌出量大以及实际生产情况，并结合全国瓦斯抽采矿井的抽采经验，特对回采工作面瓦斯瓦斯抽放进行重新设计改造，充分实现李家楼煤矿高产高效生产，适应市场经济发展的需求。

回采工作面；瓦斯涌出量；瓦斯抽放

1 矿井概况

太原市李家楼煤矿2号煤层矿井瓦斯绝对涌出量8.31 m3/mi n；二氧化碳相绝对涌出量2.10 m3/mi n，属高瓦斯矿井。依据河南理工大学2008年5月所做的瓦斯涌出量预测报告，矿井达产后，无论开采第一水平还是开采第二水平，该矿井均属于高瓦斯矿井。首采2号煤层时矿井相对瓦斯涌量为29.72 m3/t，达到设计1.2 mt/a生产能力时，绝对瓦斯涌出量为86.30m3/mi n。矿井为高瓦斯矿井。

2 矿井瓦斯抽采的可行性和必要性

2.1 矿井瓦斯来源分析

根据瓦斯预测结果可以看出：矿井绝对瓦斯涌出量为86.30 m3/mi n。回采工作面瓦斯涌出量为58.64 m3/mi n，占矿井总瓦斯涌出量的67.94%；掘进工作面瓦斯涌出量为14.28m3/mi n，占矿井总瓦斯涌出量的16.54%；采空区瓦斯涌出量约为13.38 m3/mi n，占矿井总瓦斯涌出量的15.52%。通过以上分析可知，回采工作面瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出量的67.94%，是瓦斯治理的重点。

2.2 瓦斯抽采的必要性

根据李家楼煤矿的瓦斯涌出量预计情况，矿井采煤工作面绝对瓦斯涌出量为58.64m3/mi n，矿井瓦斯涌出量为86.30 m3/mi n；远远大于《规程》的规定，符合建立瓦斯抽采系统的条件，必须建立瓦斯抽采瓦斯系统。

从安全生产的角度考虑，采掘工作面实行瓦斯抽采必要性的判断标准是：采掘工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所允许的瓦斯涌出量，即采掘工作面设计风量小于稀释瓦斯所需风量，亦即有下式成立时，抽采瓦斯才是必要的。

式中：Q0为采掘工作面设计风量，m3/mi n；q为采掘工作面瓦斯涌出量，m3/mi n；K为瓦斯涌出不均衡系数，取1.2；C为《煤矿安全规程》允许的工作面瓦斯浓度，%。

2.3 回采工作面抽采瓦斯的必要性分析

根据李家楼煤矿的实际情况，回采工作面进、回风巷道断面11.76 m2，回采工作面需要的配风量，已远远大于允许通过的最大配风量，但仍然不能把瓦斯降到规定限度以下，所以必须采取瓦斯抽采措施才能解决瓦斯问题。回采工作面瓦斯抽采必要性计算，如表1所示。

表1 回采工作面抽采瓦斯必要性判别表

从以上计算可以看出，李家楼煤矿回采工作面进行瓦斯抽采是必要的。

2.4 瓦斯抽采的可能性

2.4.1 开采层瓦斯抽采的可能性

开采层瓦斯抽采的可能性，是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可能性。衡量其可抽性的指标，一个为煤层的透气性系数（λ）、一个为钻孔瓦斯流量衰减系数（α）、另一个为百米钻孔瓦斯极限抽采量（Qj），据此指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类，如表2所示。

表2 开采层预抽瓦斯难易程度分类表

根据李家楼煤矿的瓦斯参数，煤层透气性系数0.003 6 mPa2·d＜0.1 mPa2·d。钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0536 d-1＞0.05 d-1，属于较难抽采煤层。由于工作面本煤层瓦斯涌出量占很大比例,必须加以重视，进行本煤层抽采，可进行试验或采取其它特殊方法处理后进行抽采。

2.4.2 邻近层瓦斯抽采的可能性

邻近层抽采瓦斯技术是一项成熟的治理瓦斯灾害的技术，我国的阳泉、松藻、铁法、淮南、淮北和北票等许多抽采瓦斯矿区通过几十年的抽采瓦斯实践得出：在中、近距离邻近层赋存条件下，只要抽采方法，工艺参数设计、施工合理，抽采参数选择适宜，都能取得良好的抽采瓦斯效果，工作面邻近层的瓦斯抽采率一般可以达到40%～90%。

李家楼煤矿开采2号、4号、6号、8+9号煤层。其上部存在很多中近距离的煤层、煤线，所以只要抽采方式、抽采参数设计合理，施工工艺达到设计要求，无疑可获得良好的抽采瓦斯效果。

3 回采工作面瓦斯抽采方法的选择与设计

3.1 回采工作面本煤层抽采

3.1.1 抽采方法的选择

李家楼煤矿本煤层瓦斯涌出量较大，需要进行本煤层抽采，进行工作面本煤层预抽试验，检验抽采效果后，采用平行钻孔方式进行本煤层预抽取的效果最佳，其优点为：既可保证瓦斯预抽的均衡性，还可充分利用工作面超前采动卸压效应，实行边采边抽，提高本煤层瓦斯抽采率，其布置方式，见图1。根据抽采经验，确定钻孔预抽时间不能小于6个月。

3.2 回采工作面邻近层抽采

3.2.1 抽采方法的选择

图1 回采工作面本煤层抽采布置示意图

设计回采工作面邻近层抽采采用大直径顶板穿层钻孔抽采邻近煤层、采空区瓦斯，即在回采工作面专用瓦斯尾巷内，间隔一定距离，按设计的角度向回采工作面邻近层施工穿层钻孔，钻孔封孔后通过连接装置与瓦斯抽采管路相连，待邻近层卸压后进行瓦斯抽采。同时，利用尾巷内的瓦斯管路预留三通，在回风横贯埋管、回风横管以里封闭尾巷进行埋管抽采抽采采空区。抽采方法见图2。3.2.2 抽采方法的确定

李家楼煤矿2号煤层回采工作面采用邻近层抽采、本煤层抽采。

2号煤掘进工作面的在单巷掘进长度小于600 m的情况下，通风解决基本合理，暂不需要抽采，当单巷掘进长度大于600m时或者局部瓦斯大、有异常瓦斯涌出现象时，如果通风方式解决不合理时，必须采取瓦斯抽采措施。

4 回采工作面瓦斯抽采量预计

4.1 工作面邻近层、采空区瓦斯抽采量预计

2号煤回采工作面采用大直径钻孔抽采邻近层瓦斯及采空区瓦斯，根据抽采瓦斯经验，其邻近层瓦斯抽出率可达80%～90%，按80%计算，2号煤回采工作面邻近层瓦斯涌出量为33.83m3/mi n,李家楼煤矿2号煤回采工作面邻近层瓦斯抽采量预计为：

4.2 2号煤回采工作面本煤层瓦斯抽采量预计

2号煤回采工作面本煤层瓦斯抽采量按瓦斯涌出量的30%预计，

式中:QC2为预抽期内工作面平均瓦斯预抽量，m3/mi n；L1为工作面平均走向长度，L1＝1700m；L2为工作面倾斜长度，L2＝144 m；M为煤层开采厚度，M=2.8 m；γ 为煤平均容重，γ=1.39t/m3；η 为瓦斯预抽率，取20%；W0为煤层平均瓦斯含量，最大瓦斯含量11.25m3/t。

根据以上公式计算：

由此可得，2号煤回采工作面瓦斯抽采量预计：

5 结束语

对回采工作面进行瓦斯抽放应因地制宜，针对煤层群开采的特点，科学合理地确定了顶底板瓦斯抽放巷道的位置。利用首采煤层的远程采动卸压和使顶板卸压煤岩层下沉变形破裂使透气性成千倍增加的作用，以及利用煤层群多层开采后对底板煤岩层重复卸压膨胀增透效应，实现了对瓦斯的及时有效抽放瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高，该抽放方法为我国高瓦斯煤层群抽放探索出一条新路子，为煤炭生产实现安全高效提供了技术保障。

[1]贺天才，秦勇.煤层气勘探与开发利用技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2007：279-311.

[2]程伟.煤与瓦斯突出危险性预测及防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003：179-195.

[3]张国辉，煤层应力状态及煤与瓦斯突出防治研究[D].辽宁：辽宁工程技术大学，2005.

Designing Reformation of Gas Drainage among Caving Faces in Lijialou Mine

FENG Shu-tao1;LI Wei2
(Lijialou Coal Co.,Taiyuan Shanxi 030002,C hina)

The gas emission is high among N o.2 strata in Lijialou mine. B ased on the practical situationand the gas drainage experience fromother mines, the caving faces' gas drainage w as redesigned torealize the high-production and high-efficiency and to meet the market economical development demand.

caving face;gas emission;gas drainage

TD712+.6

A

1672-5050（2010）12-0041-03

编辑：徐树文

2010-09-15

冯书韬（1967—）,男，山西和顺人，大学本科，工程师，从事煤矿开采技术生产管理及设计工作。