中兴煤矿底抽巷瓦斯抽采技术应用及效果分析

李兆森

（汾西矿业 双柳煤矿，山西 柳林 033300）

1 瓦斯治理面临的困难

中兴煤矿以往采用高抽巷抽采+本煤层抽采+邻近层抽采+采空区沿空留巷留墙埋管等瓦斯治理方法对工作面瓦斯进行综合治理。通过对工作面回采期间抽采效果和风流瓦斯浓度的对比分析，工作面回采期间抽采量为13 m3/min左右 （其中高抽巷抽采浓度达到20%以上，抽采量达到7 m3/min以上），抽采效果明显；但由于高抽巷主要作用为抽采工作面裂隙带瓦斯 （在单一煤层中瓦斯治理效果显著），而中兴煤矿所采的2#煤层距下邻近4#煤层平均层间距仅为3 m（经现场测定和工作面瓦斯来源分析，2#煤层回采过程中下邻近4#煤层的瓦斯涌出量约占工作面总瓦斯涌出量的40%左右）；故在工作面回采过程中，下邻近层大量卸压瓦斯一部分随工作面风流释放到工作面和回风巷内，另一部分随着工作面逐步推进涌入采空区和裂隙带内。虽现巷道内施工有下邻近层钻孔，但由于钻孔为负角度钻孔，孔内积水和煤渣处理难度大，致使抽采效果差，瓦斯治理效果差。

2 概况

中兴煤业位于山西省吕梁市交城县岭底乡境内，井田东西长约5.5 km，南北宽约4 km，面积19.8625 km2，地质储量2.8亿吨，可采储量为2.0亿吨，可采煤层为2#、4#、5#、6#、8#、9#煤层。其中2#、4#、5#为上组煤，6#、8#、9#为下组煤，划分为+760 m、+680 m两个水平开采，现开采+760 m水平2#煤层，其它煤层均未开采，且5#煤层在井田内中部到西部与4#煤合并。矿井为高瓦斯矿井，2017年瓦斯等级鉴定结果为：瓦斯相对涌出量为21.67 m3/t，绝对涌出量为55.10 m3/min，CO2相对涌出量为4.94 m3/t， 绝对涌出量为12.56 m3/min。煤尘均具有爆炸危险性，2#煤层自然发火等级为自燃（II级），矿井水文类型为中等，属带压开采矿井，正常涌水量为20 m3/h，最大涌水量为30 m3/h。

图1 3217底抽巷与3215工作面位置

3215工作面井下位于三采区北翼，东面为3213工作面（已采），南面为三采区总回风大巷、轨道大巷、皮带大巷，西面为3217工作面（已掘）。工作面沿2#煤顶板推进，2#煤位于山西组中部，4#煤上部3 m左右，工作面煤厚1.7～2.3 m，平均2.1 m，属中厚煤层，是井田较稳定地段，煤层结构简单，有时含一层夹矸，工作面大部分稳定可采，黑色，属中灰、低中硫的瘦煤、焦煤，煤层倾角为2°～10°，平均倾角7°。工作面倾斜长190 m，可采走向长度1595 m，可采储量0.859 Mt。根据现场测定推算，预计工作面绝对瓦斯涌出量为40.3 m3/min。

3217底抽巷位于3215工作面西侧，沿6#煤层掘进，6#煤层上距2#煤层27 m，底抽巷布置有钻场，在钻场内施工穿层钻孔对上覆4#煤层瓦斯进行预抽，3217底抽巷共计掘进700 m。

3 底抽巷抽采的可行性分析

1）高抽巷瓦斯治理模式只可服务于一个回采工作面，服务年限短；而底抽巷既可解决2#煤层2个回采工作面，同时还可对4#、6#、8#、9#煤层瓦斯进行提前预抽，且可作为8#、9#煤层工作面的高抽巷使用，服务年限长。

2）随着矿井采掘部署向井田西部的逐渐延伸，煤层瓦斯含量和瓦斯压力也将随之增大，甚至超过临界值，通过底抽巷穿层钻孔可对采掘范围内煤层瓦斯进行超前治理，确保工作面的安全生产。

4 3215工作面采用底抽巷瓦斯治理效果

4.1 3217底抽巷情况

3217底抽巷共计掘进700 m，布置在3215工作面前半部，3215工作面初期开采阶段（700～1595 m范围内）没有底抽巷，在推进过程中逐渐进入底抽巷覆盖范围，3217底抽巷每隔60 m布置一个钻场，每个钻场施工10个穿层钻孔进行瓦斯预抽。

4.2 抽采效果比较

底抽巷穿层钻孔衔接前，底抽巷抽采支管浓度为13%～17%，平均抽采标量为2～3 m3/min；3215工作面与底抽巷穿层钻孔衔接后，底抽巷抽采支管浓度提高到30%～40%，平均抽采标量为8.13～8.37m3/min；最大抽采标量达到了9.36m3/min；且2/3的单孔浓度均达到了70%～80%，如表1所示。

图2 3217底抽巷巷道及钻孔剖面

4.3 工作面、回风巷瓦斯浓度变化情况

3215工作面与底抽巷衔接后，邻近层的瓦斯涌出量明显减少，工作面底板冒气泡现象全部消除，工作面瓦斯浓度由原先的0.4%～0.5%下降至0.2%左右，4#煤层卸压瓦斯涌出问题彻底消除。3215工作面采空区及其回风流的瓦斯浓度也明显大幅下降，回风流瓦斯浓度由原先的0.6%～0.7%下降至0.5%以下，如表1所示。

表1 3215底抽巷衔接前后抽采浓度与抽采量对比

工作面风排瓦斯量由原先的14 m3/min以上下降至8 m3/min左右，下降了6 m3/min；工作面的配风量由也原先的2000 m3/min下降至1600 m3/min左右，且工作面的瓦斯浓度稳定在0.3%左右，回风流瓦斯浓度稳定在0.5%以下，使工作面的通风能力和安全生产系数大大提高。由于利用底抽巷穿层钻孔对3215工作面下邻近煤层群瓦斯的有效拦截，3215工作面的瓦斯抽采量及抽采率显著提高，衔接后3215工作面的瓦斯抽采标量平均为16 m3/min左右，风排瓦斯量平均为5 m3/min左右，抽采率由原先的43%提高至66%以上。加之底抽巷穿层钻孔对工作面下邻近煤层赋存瓦斯的提前预抽，工作面的总瓦斯涌出量也逐步减少。

4.4 抽采评判结果

3217底抽巷对3215工作面上下煤层预抽时间为1613天，3215工作面通过底抽巷及其他抽采方法综合预抽，3215工作面2#煤瓦斯残余量最大值为3.15 m3/t，4#煤瓦斯残余量最大值为4.17 m3/t各测点残余瓦斯含量均低于区域预测的临界值（W≥8 m3/t），2#煤残压最大值为0.27 MPa，4#煤残压最大值为0.44 MPa，各测点残压均低于区域预测的临界值（P≥0.74 MPa），评判3215工作面预抽瓦斯效果达标。

5 结语

通过分析中兴煤矿瓦斯治理面临的困难，分析了3217底抽巷抽采效果，实践证明，采用底抽巷抽采瓦斯，2#煤层工作面回采过程中，下覆的4#煤层瓦斯涌出量大大减少，保证了工作面的安全生产。