近距离保护层开采卸压抽采技术研究与应用

摘要：五矿己组煤开采期间，己15与己16-17煤层间距较小，己16-17煤层大量卸压瓦斯涌出，严重制约工作面安全生产。己15-23230工作面不具备施工瓦斯专排巷条件，回风系统阻力较大，回采期间风量调节难度较大，选择底板卸压抽采、采面斜交卸压钻孔抽采、采空区卸压抽采等技术，对被保护层卸压瓦斯进行分流抽采，达到降低被保护层绝对瓦斯涌出量，从而实现煤与瓦斯安全高效共采。

关键词：近距离保护层；卸压抽采；瓦斯治理；安全高效

一、矿井概况

五矿井田面积31.4km2，主采己15和己16-17煤层为突出煤层。开拓方式为立井、斜井综合开拓，现二个生产采区，即己三采区、己三下延采区。

二、实施地点工作面概况

己15-23230为保护层工作面，走向1010m，寬189m，煤厚1.4m，储量43万吨。标高-550～-645m，最大埋深876m，煤层倾向NE35--45 º，走向125--135 º，倾角7--9º，距下部的己16-17煤层间距为6-11m。

三、瓦斯来源分析

（1）固定煤壁瓦斯涌出测定情况。通过圆盘（壁罩）式测定煤壁瓦斯涌出规律法和浅炮眼测定煤壁瓦斯涌出规律法测定了五矿己组煤层瓦斯涌出规律。结果见图1。主要原因是底板己16、17 煤层通过夹矸涌入掘进巷道，影响掘进安全。

（2）现场实测瓦斯涌出情况。在工作面掘进至700m位置时，自工作面迎头向后每200m设一组观测点，巷道工作面以后100m范围内，掘进迎头的瓦斯涌出量不大，说明瓦斯由巷道底板和两帮大量涌入掘进面，本煤层瓦斯涌出量较小。如表1。

（3）瓦斯来源分析结果。己15煤层的瓦斯主要来源于被保护层己16-17煤层的瓦斯，己16-17煤层的瓦斯通过夹矸的软岩渗透到己15煤层煤层中，因此，治理己15煤层瓦斯必须对己16-17煤层中的瓦斯进行综合治理。

四、技术方案

工作面计划月产7万吨，月推进150m，经计算绝对瓦斯涌出量为38.26m3/min。根据瓦斯涌出规律，采取下列卸压抽采技术进行瓦斯综合治理。

（1）底板穿层钻孔预抽。钻孔4米一排，每排2个，俯角30度，孔深以穿透己16-17煤层进入底板0.5m为准。孔深设计27m，岩石段约20m，设计钻孔688个。

（2）倾向穿层钻孔预抽。在风、机巷向采面回采区域下方己16-17煤层施工。钻孔设计间距3m，孔深60m，风巷钻孔俯角20°，方位53°，设计377孔。机巷钻孔俯角4°，方位233°，设计326孔。如图2。

（3）穿层斜交钻孔卸压抽采。风、机巷设计施工穿层斜交卸压预抽钻孔，间距6～10m，孔深100m。机巷方位173°～193°，俯角3～5°，共106～178个；风巷方位93°～113°，俯角10°～12°，共106～178个。如图3。

（4）采空区卸压抽采。直接在己15-23230回风铺设专用管路插管上隅角进行采空区卸压瓦斯抽采。抽采管沿顶吊挂，埋压深度1.5～8m。

五、抽采设备

穿层卸压抽采300mm抽采管路，选用己三-650抽采站150m3/min的2BEC-42型抽采泵，2抽一备。

采空区卸压抽采500mm抽采管路，选用地面抽采站450m3/min的CBF-710（A）型抽采泵，一抽一备。

六、抽采效果

（1）底板穿层卸压抽采效果。瓦斯抽采浓度3.2～4.1%，抽采纯流量2.9～4.0 m3/min，静态下回风流瓦斯浓度降到0.45%以下，落煤期间最大瓦斯浓度为0.6%。

（2）穿层斜交钻孔卸压抽采效果。钻孔在距采煤工作面150～160m时，抽采浓度明显增大，最高100%。回采期间，机巷抽采浓度3～10%，抽采流量25～35m3/min，抽采纯流量1～3.5%。

（3）采空区抽采效果。采面回采期间，风巷铺两趟Φ500mm采空区抽采系统，抽采浓度6～8%，流量350～410m3/min，抽采纯量21～32m3/min，配合上封下堵等瓦斯治理措施，有效解决了采空区卸压瓦斯涌出。

（4）综合分析。实际生产中风排瓦斯7～9m3/min，实施卸压抽采后，底板穿层钻孔抽采瓦斯1～2m3/min，保证了安全掘进；穿层斜交卸压抽采瓦斯1～3.5 m3/min，采空区卸压抽采瓦斯21～32m3/min。生产期间，回风巷瓦斯浓度控制在0.3～0.5%之间，达到瓦斯治理效果。

七、结语

（1）实施底板穿层卸压瓦斯抽采后，掘进期间绝对瓦斯涌出量有效地控制在2.5m3/min以下；

（2）执行穿层斜交卸压抽采和采空区卸压抽采后，回采期间工作面静态下瓦斯浓度控制在0.5%以下，确保了工作面安全回采；

（3）回采期间，最高月推进度125m，平均月回采面积2万m2；月解放煤量达到11万吨。

参考文献：

[1] 国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.《防治煤与瓦斯突出规定》.煤炭工业出版社.2009.7

[2] 吴中立.《矿井通风安全》.中国矿业大学出版社.1989.7

[3] 河南理工大学，平煤股份五矿.《五矿矿井地质报告》.2007.12

（作者单位：平顶山天安煤业股份有限公司五矿）