高瓦斯工作面高、底抽巷瓦斯治理技术及应用

武文浩

(西山煤电股份公司 马兰矿，山西　古交　030205)

·技术经验·

高瓦斯工作面高、底抽巷瓦斯治理技术及应用

武文浩

(西山煤电股份公司 马兰矿，山西古交030205)

摘要马兰矿18305工作面采取在煤层顶板裂隙带布置高抽巷、底板邻近煤层中施工底抽巷方式治理瓦斯，有效解决了工作面瓦斯制约生产的难题。分析了高、底抽巷布置层位与工作面关系，以及高、底抽巷抽采效果，通过高抽巷和底抽巷抽采瓦斯，工作面抽采率大幅提高，可以广泛推广使用。

关键词高瓦斯工作面；高抽巷；底抽巷；治理

西山煤电股份公司马兰矿是一座年产400万t的特大型矿井，随着矿井开采向深部延伸，瓦斯含量越来越大，矿井瓦斯已经严重影响该矿的安全生产。按照以往的“U+L”带尾巷或专用排瓦斯巷，以风排瓦斯为主的通风方式，已经远远不能满足生产需求。矿井主采的8#煤层原始瓦斯含量为7.3 m3/t，工作面回采期间绝对瓦斯涌出量能达到40 m3/min， 工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯(包括围岩)和邻近层瓦斯，其中本煤层瓦斯涌出量占60%，围岩占10%，下邻近层占30%.根据以往8#煤瓦斯治理经验，工作面回采前在进、回风巷施工本煤层顺层钻孔，进行回采前预抽，以降低本煤层瓦斯含量。回采期间在回风巷施工低位裂隙带钻孔、在专用排瓦斯巷施工高位裂隙带钻孔，用以抽采工作面瓦斯，但依然无法解决回采期间瓦斯问题，在回采过程中回风瓦斯浓度仍然经常达到临界值，严重制约了工作面的产能。为了安全有效的生产，充分释放工作面产能，变更瓦斯治理方式，合理采取针对性的防治措施进行治理显得尤为重要。高瓦斯工作面高、低抽巷瓦斯治理方式目前为一种切实可行的方法。

1煤层地质情况

以马兰矿南一下组煤18305工作面为例，该工作面所采煤层为石炭系上统太原组8#煤层，属近水平稳定可采厚煤层，走向长2 030 m，倾向长230 m，煤层厚度3.7～4.98 m，平均厚度4 m.煤层上部赋存6#、7#两层煤，煤层厚度为0.5～1.4 m，与8#煤层间距为30～52 m，下部赋存9#层煤，厚度1.3～2.2 m，与8#煤层间距为5～13 m.8#煤层顶板为泥灰岩，底板为粉砂质泥岩，顶底板透气性较好。

2瓦斯治理方式确定

2.1　高抽巷布置原理

工作面开采后,顶板岩层由下而上自然垮落,改变原始状态,进入冒落、下沉和形成裂隙稳定的状态。即在采空区沿垂直方向由下而上分为冒落带、裂缝带和弯曲下沉带。工作面采动后瓦斯通过裂隙大量涌入采空区，而通风动力使工作面及采空区两端产生压差,风流带动瓦斯向低压端流动，由于瓦斯的密度相对空气密度小,空气浮力使瓦斯向上运动。对于U型通风而言,采空区的瓦斯将沿工作面倾斜方向向上流动并经上隅角涌出。采空区瓦斯沿工作面倾向呈上大下小,沿走向距工作面一定范围内呈由小到大,因此,采空区瓦斯抽放的原理就是要利用采动裂隙这一岩层特性,将高抽巷或走向钻孔布置在瓦斯浓度最高位置，当顶板初次垮落后，邻近层及围岩内的瓦斯平衡受到破坏，由邻近层及围岩解吸的瓦斯沿裂隙向采空区流动，通过高抽巷将瓦斯抽出[1].

2.2　高抽巷布置

根据18305工作面顶板岩性及以往高位裂隙带钻孔抽采效果，参考裂隙带发育最大高度与采高的关系公式[2]计算得：

H冒max=(3～5)M=(3～5)×4=12～20 m

H裂max=100M/(1.5M+3.1)=44 m

式中：M—采高，m，取4.

因此，确定高抽巷位置布置在11倍采高，即距8#煤层顶板44 m的位置，正好布置在裂隙带内。高抽巷的水平位置关系依据该矿塌陷角观测，取55°计算得，高抽水平内错回风巷30 m.

高抽巷通长贯穿工作面，巷道长2 112 m(回风联巷70 m)，断面：宽×高=4 m×3 m.巷道施工完成后在距回风联巷口5 m处施工密闭墙封闭，要求密闭墙掏槽、拉底深度各1.5 m开挖采用混凝土整体浇筑，混凝土密闭墙厚度3 m.密闭墙内埋设2趟D610钢制瓦斯抽采管路，伸入高抽巷内5 m，并与矿井抽采管路接通，形成抽采系统，解决回采期间工作面采空区裂隙带和上邻近层瓦斯问题。18305工作面高抽巷布置示意图见图1.

2.3　底抽巷布置

由于8#、9#煤间距5～13 m，9#煤瓦斯含量5 m3/t，底板瓦斯对工作面回采影响极大，由于下行钻孔施工反水、反渣难，抽采效果不佳，在以往8#煤中施工下行钻孔抽采率仅能达到20%.为彻底解决下临近层瓦斯，沿9#煤施工1条底抽巷，在底抽巷内沿9#煤施工本煤层顺层钻孔，预抽9#煤层瓦斯。考虑生产成本及采掘衔接情况，确定该底抽巷与18305回风巷外错50 m，以便下衔接18303工作面复用。18305工作面底抽巷及钻孔布置示意图见图2.

图2　18305工作面底抽巷及钻孔布置示意图

3抽采效果

图3　18305高抽巷抽采情况示意图

工作面回采期间高抽巷瓦斯抽采浓度为25%～35%，平均30%，抽采流量为16～22 m3/min，平均18 m3/min.18305高抽巷抽采情况示意图见图3.

工作面回采期间底抽巷抽采瓦斯浓度20%～78%，平均50%；抽采瓦斯流量3～7 m3/min，平均5 m3/min. 18305底抽巷瓦斯抽采情况示意图见图4.

综上所述，高、低抽巷抽采总量达到23 m3/min，占工作面绝对瓦斯涌出量的57%，再结合上隅角埋管抽采、8#煤本煤层抽采，该工作面瓦斯抽采率达70%以上，该工作面月产量达到20万t/月。

4影响抽放效果的因素

1) 高抽巷位置的选择直接影响高抽巷的抽放效果，而煤层顶板特性及煤层厚度又是影响高抽巷最佳位置选择的关键因素。高抽巷的层位要处于采空区裂隙带内，此处透气性好，又处于瓦斯富集区，能抽到高浓度瓦斯[3].

图4　18305底抽巷瓦斯抽采情况示意图

2) 高抽巷的水平投影距回风巷的平行距离要控制在20～35 m内，距离过近，巷道漏气严重，距离过远，抽放巷道端头不处在瓦斯富集区，抽放效果均不好。

3) 高抽巷的封闭质量直接影响抽放效果。如果密闭质量差，封闭不严，将把密闭外的新鲜空气抽入高抽巷内，降低了抽放浓度，减少了瓦斯抽放量。高抽巷要封闭严实，保证不漏气，施工时要做到封闭墙周边掏槽，见硬帮、硬底，并且要施工双层封闭，双层封闭之间距离大于0.5 m，并注浆充填。

4) 抽放口位置距离封闭墙墙面要大于2 m．高度应大于巷道高度的2/3，抽放口应设有不能进入杂物的保护设施。

5) 底抽巷抽采效果主要受煤层透气性、封孔效果、钻孔施工角度、采空区积水等影响，煤层透气性越好，封孔越严密，抽采效果越好。

6) 抽放泵能力的大小，抽放管径的大小是影响抽放效果好坏的最主要因素。

7) 回采工作面的开采方法不同也在不同程度上影响着高抽巷的抽放浓度和抽放效果。

5结语

1)用高抽巷抽采代替顶板裂隙带钻孔抽采，大大提高了抽采效率，而且抽采浓度稳定，不存在搭接问题，便于调节。

2) 在底抽巷带抽之后，工作面回采期间，底板“冒泡”现象明显减少，底板瓦斯涌出明显减少，瓦斯浓度由0.2%减少至0.04%.

3) 工作面正常回采期间工作面回风瓦斯浓度成功控制在0.5%以下，上隅角瓦斯浓度成功控制在0.6%以下。

4) 该矿9#煤为可采煤层，通过施工底抽巷不仅解决了8#煤回采过程中的底板瓦斯问题，同时也预抽了9#煤瓦斯，解决了施工下向钻孔返水、返渣难的问题。

5) 对于绝对瓦斯涌出量在大于30 m3/min特别是大于50 m3/min的回采工作面，使用高、底抽巷可以很好地解决回采期间工作面的瓦斯问题，抽采浓度稳定、流量大、易调节，可以广泛推广使用。

参考文献

[1]耿玉德,孙新荣,曲宗波,等.高抽巷瓦斯抽放技术在天池煤矿的应用[J].煤矿现代化，2007(5)：59-60.

[2]董善保.高抽巷瓦斯抽放技术在治理采煤工作面瓦斯方面的应用[J].煤矿安全，2005(8)：8-10.

[3]赵效中,王学栋,梁旺亮.高抽巷技术在西铭矿48205工作面的应用[J].山西焦煤科技,2011(4)：32-34.----------------------------------------------------------------------------------------------

Application of Coal Gas Control Technology with High or Bottom Drainage Roadway

WU Wenhao

AbstractThe gas control of 18305 working face in Malan Mine was taken in the way of arranging the high drainage roadway in the fracture zone of coal seam roof and bottom drainage roadway adjacent coal seam,the problem of gas control production is effectively solved.Analyses the relationship between the high,bottom drainage roadway position and the working face,the drainage extraction rate increased significantly,which technology can be used widely.

Key wordsHigh gas work face; High drainage roadway; Bottom drainage roadway; Control

中图分类号：TD712+.6

文献标识码：B

文章编号：1672-0652(2015)08-0035-03

作者简介：武文浩(1978—)，男，山西兴县人，2000年毕业于阳泉煤炭专科学校，工程师，主要从事煤矿生产技术管理工作(E-mail)mlksck@163.com

收稿日期：2015-07-22