隐伏突出煤层工作面瓦斯综合治理技术研究

梁银权 张书波

（永贵能源新田煤矿，贵州毕节 551500）

隐伏突出煤层工作面瓦斯综合治理技术研究

梁银权 张书波

（永贵能源新田煤矿，贵州毕节 551500）

新田煤矿属于大型隐伏煤田，所采煤层具有瓦斯含量高、瓦斯压力大、突出危险严重等特点，文章介绍了该矿隐伏突出煤层工作面瓦斯综合治理成套技术，实现了工作面安全、高效、快速、绿色回采。通过进行实践应用建立一整套的适用于贵州地区隐伏突出煤层瓦斯综合治理成套技术管理体系。

隐伏突出煤层；瓦斯治理；成套技术

新田煤矿是永贵能源投资建设的第四对矿井，也是贵州省“西电东送”配套煤矿。井田位于黔西县城北东部，属甘棠镇管辖。矿井设计规模120万吨/年，服务年限70.7a，首采煤层为4号煤层，平均2.79m，属于煤与瓦斯突出矿井。

1 工作面概况

1401 工作面标高+912～+950m，设计走向长度1 170m，倾斜长度150m，工作面所采煤层为二叠系上统龙潭组，煤层厚1.24～5.83m，平均2.79m，采用后退式走向综合机械化一次采全高采煤工艺进行回采。工作面范围内地质构造简单，无较大构造（局部有小断层发育,主要为一些次生小断层，最大落差约为3.3m）。工作面煤层瓦斯含量在13.18～23.99m3/t，瓦斯压力0.92～2.5MPa，煤层坚固性系数f=1.6～1.8，透气性系数1.273m2/MPa2.d属于容易抽采煤层。工作面采用U型通风，上下巷断面均为12.8m2，工作面配风2 437m3/min。

2 区域综合防突措施

2.1 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯

为确保工作面预抽效果，缩短工作面预抽时间。工作面顺槽揭煤进入煤巷100m后开始施工本煤层顺层钻孔，根据抽采时间的长短不同，则选择距采面300m以外按3m间距布置钻孔、采面300m以内按1.5m间距布置钻孔，钻机与巷道中心线成夹角900垂直于煤壁施工，封孔长度至少15m，钻孔设计长度80m，钻孔倾角与煤层倾角一致。

2.2 穿层钻孔预抽回采区域中部“空白带”瓦斯

在突出煤层顺层钻孔施工中，由于受煤层起伏、地质构造、煤层瓦斯、煤层力学性质、煤层厚度等因素影响，导致钻孔实际施工情况达不到设计要求，致使回采区域中部出现预抽“空白带”，给回采带来极大的突出威胁。为消除回采区域预抽“空白带”，利用原掩护工作面顺槽掘进期间底抽巷施工穿层钻孔控制回采区域中部，以解决顺层钻孔留下预抽“空白带”，实现立体抽采。穿层钻孔设计6m一组每钻钻孔布置3个孔，终孔在回采区域中部两侧各10m范围。为防止穿层钻孔施工后未必能够达到预期抽采效果，对穿层钻孔进行水力冲孔，冲孔后增加煤孔段孔径，以达到增透、卸压抽采目的。

2.3 穿层钻孔预抽邻近煤层卸压瓦斯

在4#煤层底抽巷布置钻场，按10m（倾斜方向）×10m（走向方向）间距施工上向网格穿层钻孔，终孔于5煤层顶板至少0.5m，按10m（倾斜方向）×10m（走向方向）间距施工下向网格穿层钻孔，终孔于9#煤层底板至少0.5m，钻孔开口终孔孔径均为φ94mm，卸压钻孔提前覆盖因4#煤工作面回采而卸压的下邻近各煤层区域块段，4#煤回采期间拦截抽采即将涌向4#煤采煤工作面的下邻近5#、8#、9#煤层的卸压瓦斯。

图1 底抽巷穿层钻孔预抽邻近煤层卸压瓦斯钻孔布置示意图

3 局部综合防突措施

在采煤工作面支架上布置一趟φ150mm抽采管，每根抽采管路6m设计4个多通接头，每个接头用直径φ50mm软胶管连接一个快速封孔器，对应插入煤壁前方浅孔钻孔内，形成工作面瓦斯抽采系统。

为进一步降低工作面推进期间回风流中瓦斯浓度，在工作面施工浅孔钻孔预抽煤层瓦斯。在每天检修班安排专人分段完成工作浅孔抽采钻孔施工，打一个钻孔封孔连管抽采一个钻孔。

采煤工作面浅孔钻孔孔深8～10m，孔径φ89mm，钻孔布置为三花眼，钻孔间距1.5m。钻孔尽量布置在软分层，最后联网钻孔抽采时间不少于2h。封孔采用专用快速封孔器，以适用回采工作面浅孔抽采数量多、封孔深度浅、抽采时间短、重复次数多等特点。

4 工作面采空区及上隅角瓦斯治理措施

4.1 走向高位钻孔抽采瓦斯

为解决在采煤工作面回采过程中出现上隅角瓦斯超限问题，采用顶板走向高位钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯。根据工作面初次来压步距和钻孔水平投影长度，确定工作面回风顺槽第一组高位钻场距切眼50～60m，以后每隔40～50m施工一个高位钻场，通过钻场向工作面上方施工5个走向高位钻孔控制采空区裂隙带范围（距煤层顶板22～25m），抽采上隅角裂隙带集聚瓦斯。高位钻孔开孔孔径φ113mm,终孔孔径φ94mm，下φ75mmPVC管（尾端2m为筛孔）采用聚氨酯+水泥浆复合封孔。

图2 走向高位钻孔抽采瓦斯钻孔布置示意图

4.2 上隅角埋管抽采

在工作面回采前，提前在回风顺槽每隔12m施工一个向上高位倾向钻孔，钻孔与巷道中心线成夹角90°，倾角75～85°,钻孔开孔、终孔孔径均为φ200mm，孔深22～25m(终孔在裂隙带），下φ150mm铁管（尾端2m为筛孔）采用聚氨酯进行封孔。随着工作面推进倾向高位钻孔预埋筛孔管和φ400mm低负压抽采管逐渐被埋入采空区。

经计算在工作面回风顺槽非采帮安设一趟φ400mm的低负压抽采管路，每隔12m安设一个φ400/200mm的异径三通，异径三通上接φ200mm迈步管（长3m）并安设可控制蝶阀和导流管，迈步管用于接高位倾向钻孔抽采管。

图3 倾向高位钻孔迈步埋管抽采瓦斯钻孔布置示意图

5 瓦斯综合治理成套技术研究应用效果分析

5.1 通过在在工作面采取瓦斯综合治理成套技术，使工作面煤层中的残存瓦斯含量和残存瓦斯压力均降到突出危险的临界值以下，使工作面达到快速消突实现高瓦斯矿井低瓦斯开采的目标。

5.2 地面配备瓦斯发电站，装机容量3 600KWh。通过在工作面实施区域和局部瓦斯抽采，大量瓦斯被抽采到地面瓦斯发电站用来发电，真正实现煤与瓦斯共采的绿色开采。

5.3 为消除工作面回采区域顺层钻孔预抽“空白带”，利用底抽巷施工穿层钻孔控制回采区域中部并进行水力冲孔，以解决顺层钻孔留下预抽“空白带”，实现立体抽采。

5.4 为进一步降低回采期间临近煤层向工作面瓦斯涌出，利用底抽巷施工穿层卸压钻孔提前抽采临近煤层卸压瓦斯，降低工作面风流中的瓦斯浓度，确保工作面回采安全。

5.5 采空区和上隅角采用走向高位钻孔和倾向高位钻孔迈步埋管联合抽采法后，大大减少了采空区向工作面逸出的瓦斯量，有效防止了上隅角瓦斯超限，给工作面安全高效回采奠定基础。

6 结论

通过隐伏突出煤层工作面瓦斯综合治理成套技术研究，给突出煤层工作面瓦斯治理工作提供了切实可行的成套技术方案。该成套技术研究给矿井带来了潜在的、巨大的生产效益，潜在的、无法评估的安全效益和直接的、可观的经济效益。

6.1 生产效益

提高矿井瓦斯治理的水平，加快工作面瓦斯治理进度，带来了潜在的、巨大的生产效益，为实现安全、高效、快速、绿色回采奠定了基础。

6.2 安全效益

形成了可靠合理的工作面瓦斯抽采体系、保证瓦斯能够顺利抽采，确保工作面顺利抽采达标，给矿井安全生产带来无法评估的安全效益。

6.3 经济效益

工作面累计抽采瓦斯量达1 332万m3，瓦斯发电量达690.56万度，节约电费1 243万元。整个工作面实现瓦斯超前治理快速回采，为矿井带来了无法估量的经济效益。

[1]何国益.矿井瓦斯治理实用技术[M].煤炭工业出版社.

梁银权（1987.2—），男，汉族，河南省永城市人，助理工程师，本科学历，现主要从事矿井一通三防技术管理工作。

TD712

A

1003-5168(2014)04-0035-02