五虎山煤矿906工作面瓦斯治理实践

王学兵　孙桂梁　崔　杰

(1.神华集团乌达矿业有限责任公司；2.煤科集团沈阳研究院有限公司)



五虎山煤矿906工作面瓦斯治理实践

王学兵1孙桂梁1崔杰2

(1.神华集团乌达矿业有限责任公司；2.煤科集团沈阳研究院有限公司)

通过本煤层顺层钻孔瓦斯预抽、邻近层瓦斯预抽、顶板走向高位钻孔抽采、采空区埋管抽采等综合治理措施，同时根据工作面的实际情况增加了临时抽采措施，测定了五虎山煤矿906工作面瓦斯残存量、回采过程中瓦斯抽采率等参数，结果表明，提高了抽采负压，对生产过程中的瓦斯超限现象进行了有效预防，保障了工作面的顺利开采。

瓦斯抽采瓦斯治理上隅角邻近层

五虎山煤矿位于内蒙古自治区贺兰山北段煤田乌达矿区南部，井田走向4.5km，倾斜长2.8km，面积约8.08km2。矿井绝对瓦斯涌出量为41.64m3/min，相对瓦斯涌出量为12.91m3/t，属高瓦斯矿井。矿井现主采9#、10#、12#煤层，自然倾向性均为自燃，最短自燃发火期分别为64，53，55d。

1　工作面概况

五虎山煤矿906工作面位于五虎山煤矿九层盘区轨道上山南翼，西为904工作面，南为实体煤，东为908回风巷。工业储量120万t，吨煤瓦斯含量为7.7m3/t，工作面共计瓦斯含量930万m3。该工作面煤层厚度3.2m，倾角5°，倾向长度240m，走向长度1 100m。

906工作面下部10#层工业储量72万t，吨煤瓦斯含量为7.25m3/t，工作面瓦斯含量共470万m3。

2　906工作面综合瓦斯治理方案

(1)2010年4月，在906工作面前500m施工了长距离顺层钻孔，提前进行区域联网抽采。

(2)当906工作面运顺掘进时，在906工作面回顺施工瓦斯抽采钻场，施工顺层瓦斯抽采钻孔，提前预抽906工作面剩余600m的瓦斯，将906运顺预抽瓦斯工作提前了3～4个月；在906运顺掘到500m时，开始施工瓦斯钻场，在滞后掘进工作面100m施工顺层瓦斯抽采钻孔，对906工作面剩余600m的瓦斯加强抽采。待工作面系统形成后，在回风巷安装抽采管路、施工高位抽采孔进行采空区埋管,抽采瓦斯。

(3)在9层轨道延伸施工钻场(906运口以东)施工906工作面下部10#层煤瓦斯抽采钻孔，降低906工作面回采时10#层瓦斯解析的影响。

(4)906工作面抽采钻场与地面瓦斯抽采泵联网抽采。抽采泵型号为2BEC52，功率250kW，抽采能力20m3/min，瓦斯抽采系统的主管路内径400mm，支管路内径200mm。

906回风巷内布置的高位钻孔与采空区埋管配合抽采，906运输巷施工的顺层钻孔抽采，均在904移动抽采泵上联网抽采。904回移动抽采泵型号为CBF400-2BV3，功率132kW，抽采能力110m3/min，抽采管路内径200mm。

2.1本层预抽瓦斯钻孔的布置方式

906工作面采用走向顺层长钻孔、倾向顺层钻孔对9#煤层瓦斯进行提前预抽。工作面前500m区域共计施工钻孔7个，间距20m，开孔高度1.4m，钻孔长度最短405m，最长614m，共计钻孔量8 097m。

906回风巷自810m处至切眼范围内共施工22个钻场，钻场间距12.5m，每个钻场施工3个钻孔，钻孔开孔高度1.5m。钻孔倾向投影长度约220m，基本覆盖整个工作面倾向长度。共计钻孔量 14 520m。预抽钻孔布置如图1所示。

906运输巷自534m处开始向里至回风巷钻场控制边缘止，每12.5m布置一个瓦斯抽采钻场。钻场宽4m，深3m，共施工瓦斯抽采钻场21个，共计钻孔量13 860m。如图2所示。

2.2邻近层预抽瓦斯钻孔的布置方式

在9#层轨道下山向10#煤施工定向长钻孔8个，钻孔间距27m，设计平均长度900m，抽采10#煤的瓦斯，共计钻孔量10 521m。如图3所示。

在906回风巷10#煤施工定向长钻孔3个,高位定向长钻孔17个，共计钻孔量8 169m。在906运输巷10#煤施工定向长钻孔19个，抽采10#煤瓦斯，共计钻孔量1 282m。如图4所示。

图1　9#煤层预抽钻孔布置

图2　906运输巷钻场布置平面

图3　九层轨延10#煤层预抽钻孔布置

2.3采空区瓦斯抽采的布置方式

在906回风巷敷设了一条内径300mm的薄壁铁管，抽采管路安设在上帮底板处，抽采管路每12m接一个三通，三通必须接平，并对三通开口进行封堵，抽采管路三通进入老塘时打开，对采空区及上隅角瓦斯进行抽采，与904移动泵站联网抽采。该方法有效的预防了工作面上隅角的瓦斯超限。

2.4高位钻孔瓦斯抽采的布置方式

针对906工作面的实际生产情况，采用顶板走向高位钻孔[1-2]瓦斯抽采布置方式。906工作面回风巷从约1 000m处开始，每隔60m布置一个高位抽采钻场，共有钻场3个，每个钻场布置3排6个孔，共计钻孔量1 092m。

图4　906运输巷10#煤层预抽钻孔布置

3　906工作面瓦斯抽采效果考察

3.1906工作面瓦斯测定

根据测定方案，自2011年8月2日— 9日对906工作面回风巷及自810m处至切眼区域范围906运输巷，设计施工测定钻孔4个，在906回风巷设计施工测定钻孔3个，测定结果见表1。

3.2906运输巷瓦斯测定

2012年3月份，因工作面已经回采400m左右，走向长度剩余700m，因此此次残余瓦斯含量测定，仅对该工作面剩余部分进行。此时工作面已抽采瓦斯330万m3。

根据该工作面的钻孔分布，评价分析可分为两个单元进行：①906运输巷倾向钻孔控制区域；②906运输巷口天荣公司施工走向钻孔控制区域。

表1　残余瓦斯含量测定结果

根据工作面生产实际，自2012年3月3日— 8日，对该工作面两个评价单元的残余瓦斯含量进行了测定。本次测定在第一评价单元施工测定钻孔2个，第二评价单元施工测定钻孔4个，孔深25～30m。测定结果如表2所示。

3.3瓦斯抽采率

由瓦斯地质图得知，该工作面原煤瓦斯含量为7.81m3/t。

表2　906工作面残余瓦斯含量测定结果

由表1可知，该工作面残余瓦斯含量最高实测数据为3.92m3/t，最大残余可解析量为1.80m3/t，根据906工作面的预计产量范围，906工作面回风巷自810m处至切眼区域范围内瓦斯预抽效果达标；由表2可知，在测定范围内，该工作面残余瓦斯含量的最高实测数据为4.84m3/t，最大残余可解析量为2.57m3/t，根据906工作面的产量，仅从工作面瓦斯残存量现场实测的角度讲，906工作面剩余回采范围内瓦斯预抽效果符合规定要求。

906工作面瓦斯主要来自于本煤层(约占60%)，但下邻近层10#煤的瓦斯涌出也是其主要来源之一。由于906工作面难以进行抽采总量计算，为进一步掌握该工作面的瓦斯抽采情况，对该工作面回采过程中的瓦斯抽采率进行计算。

(1)

式中,ηm为工作面瓦斯抽采率，%；Qmc为回采期间，当月工作面月平均瓦斯抽采量，m3/min;Qmf为当月工作面风排瓦斯量，m3/min。

根据采集的数据，该工作面瓦斯抽采统计计算如下：906运输巷倾向抽采钻孔：8.5m3/min;906运口天荣公司钻场：0.8m3/min;906回风巷高位钻场：1.2m3/min;906回风巷抽排风机：5m3/min;906回风巷风排瓦斯：8.4m3/min。

根据式(1)计算，工作面瓦斯抽采率ηm=43.9%。

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》第二十八条的规定，判定为工作面抽采达标。

906工作面于2013年初回采完毕，瓦斯抽采量约1 030万m3，下部10#层煤瓦斯抽采量约70万m3，共计瓦斯抽采量约1 100万m3。

4　结　语

相比之前采煤工作面的抽采，906工作面在综合瓦斯治理方法的应用上更加成熟，各种抽采方法配套使用合理，做到了边采边抽，顶板走向高位钻孔技术及采空区埋管抽采技术，同时可以根据工作面的实际情况增加临时抽采措施，加之地面大功率抽采泵与井下移动抽采泵的配合使用，提高了抽采负压，使采面的抽采效果一直处在提升状态，实现了工作面抽采达标，预防了生产过程中的瓦斯超限事故，从而保证了工作面的顺利回采。

[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

[2]王显政.煤矿安全新技术[M].北京:煤炭工业出版社,2006.

2016-01-18)

王学兵(1974—)，男，总工程师，工程师，016000 内蒙古乌海市。