采煤工作面压架条件下分段式预埋管路采空区瓦斯抽采技术研究

李华超

摘 要：针对新安煤矿11240采煤工作面上巷进入厚煤区，上隅角瓦斯浓度居高不下的实际情况，为最大限度地提高采空区瓦斯抽采效果，本文结合工作面上巷正在进行的压架作业，提出了压架期间分段预埋、回采期间分段抽采的分段式预埋管路采空区瓦斯抽采技术，通过合理确定管路的工艺参数和搭接长度，保证了上隅角顶部瓦斯的接续抽采。研究表明：分段预埋管路的有效抽采时间基本维持在10d左右，单管瓦斯抽采浓度稳定在25%～35%，抽采流量维持在1～1.8m3/min，预埋管路工艺流程简单，抽采效果明显。

关键词：采空区;压架作业;预埋;瓦斯抽采

中图分类号：TD712.6文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）28-0086-02

Abstract： Aiming at the actual situation that the roadway entered the thick coal area in 11240 mining face of Xin'an Coal Mine and the gas concentration in the upper corner remained high， in order to maximize the effect of gas extraction in goaf， this paper put forward the sectional pre-mining method of sectional pre-embedding and sectional extraction during the period of sectional pre-embedding and mining combined with the ongoing work of pressure frame in the roadway of working face. Gas drainage technology in goaf of buried pipeline ensured continuous gas drainage at top corner by reasonably determining the process parameters and overlapping length of pipeline. The results showed that the effective extraction time of the subsection pre-buried pipeline was basically maintained at about 10 days， the gas extraction concentration of the single pipeline was stable at 25%～35%， and the extraction flow was maintained at 1～1.8m3/min. It showed that The pre-buried pipeline process was simple and the extraction effect was obvious.

Keywords： Goaf;crushing operation; embedded;gas extractio

新安煤矿地处河南省新安县石寺镇，所采二1煤层为典型的“三软”煤层，煤层透气性差。矿井采煤工作面回采期间，若上巷遇到厚煤带，常因工作面上隅角顶部采空区集聚大量瓦斯[1]，伴随工作面回采扰动，造成上隅角瓦斯浓度居高不下。而这一问题成为威胁矿井安全生产的重要因素。目前，新安煤矿针对该问题主要采用上隅角埋管、低位钻场、高位钻孔等瓦斯抽采方法[2]。其中，上隅角埋管瓦斯抽采仅能控制上隅角小范围空间，对顶部采空区瓦斯抽采效果不明显，抽采效果不理想[3]。而低位钻场、高位钻孔的瓦斯抽采方法，因施工工程量大，顶部钻孔控制范围短，伴随工作面回采推进，钻孔瓦斯流量、浓度衰减快，该方法同样性价比不高[4]。

1 工程背景

11240工作面位于11采区下山西翼下部，工作面走向长850m，倾向长128m。地面标高平均+418m，工作面标高平均-32.8m，平均埋深451m，煤层厚度0.8～8.9m，平均厚度3.5m。根据矿井地测部门提供的11240工作面实测煤层剖面图，并结合11240工作面上巷掘进期间的探煤情况可知，在11240采煤工作面上巷设计切眼向外140m长区段范围内煤层厚度为3.8～8.1m。为保证煤炭资源回收的最大化，需对该区段巷道进行压架施工。

2 压架分段式预埋管瓦斯抽采系统设计

11240采煤工作面上巷在实施压架预埋管路瓦斯抽采前，需首先确定抽采管路的技术参数、管路预埋工艺、连抽方法等，同时对整个抽采系统的布局进行详细设计。

①预埋抽放管工艺参数。结合前期工程实践，在本项目实施中，预埋抽放管采用Φ200mm的铁管，铁管末端加工6m长花管。花管用钻打眼，要求钻孔采用“五花”布置，孔间距50mm，打眼孔径20mm。

②管路的连接、埋设工艺。为最大限度地延长预埋管路的有效抽采时间，埋管高度位于煤层顶部以下2m处。为便于后期的管路连接，预埋抽放管采用90°弯头自顶部压架煤体内引出，保证短接下部进入巷道压架后巷道顶板以下距离不小于0.2m，同时在短接末端焊接法兰，以便后期与抽采主管路连接。具体预埋抽采管路的设置如图1所示。

③压架分段式预埋管瓦斯抽采系统布局。为保证实现采空区瓦斯的连续抽采，最大限度延长有效抽采时间，同时便于后期支管与干管的连接，设计将各分段预埋瓦斯抽采支管间距设置为10m，并在每个支管与干管连接处设置单独的抽采数据监测装置，以便于后期的数据测量、汇总、分析（压架分段式预埋管瓦斯抽采系统整体布局图略）。

3 瓦斯抽采效果分析

11240上巷压架分段预埋瓦斯抽采管路13根。随着工作面的回采，安排人员对预埋抽放管路的抽采浓度、流量等参数进行认真测量、记录，并选取了其中的3号、6号预埋抽采支管，对相关测量数据进行分类汇总、分析（不同管路相关抽采数据分析图略）。

通过对两处预埋瓦斯抽采管路相关浓度、流量等进行分析可得出以下结论。

①当工作面未回采至抽采管路附近时，由于管路处于压架煤体内，筛管外部被挤压密实，因此，实际上管路尚未处于有效抽采阶段，实测抽采浓度、流量均较低。

②当采煤工作面回采至抽采管路里侧端口附近时，顶部煤体随着工作面的推进而冒落，此时上隅角大量瓦斯聚集在预埋管路管口周围，抽采流量、浓度均出现大幅度上升。其中，抽采浓度基本稳定在25%～35%，抽采流量维持在1～1.8m3/min，且随着工作面的回采，浓度基本保持稳定。

③当工作面回采至单个预埋管路末端时，随着采煤工作面顶板的垮落，抽采管路会随之压埋进入采空区内，导致抽采效果迅速降低。此时，抽采管路内的瓦斯浓度降至0.5%～2%，抽采流量降至0.03～0.2m3/min。

4 结论

①分段预埋瓦斯抽采管路与压架作业配合，可实现采空区瓦斯的连续抽采，能较好地起到抽采采煤工作面上隅角瓦斯的目的。

②每个分段预埋管路的有效抽采时间基本维持在10d左右，单管瓦斯抽采浓度稳定在25%～35%，抽采流量维持在1～1.8m3/min。

参考文献：

[1]王小龙.回采工作面上隅角瓦斯治理技术[J].煤炭科学技术，2011（S1）：42-44.

[2]林柏泉，周世寧，张仁贵.U形通风工作面采空区上隅角瓦斯治理技术[J].煤炭学报，1997（5）：63-67.

[3]潘海良.高位钻孔瓦斯抽采参数的优化设计[J].中国煤炭，2009（4）：106-108.

[4]王念红，张新平，路学燊.义安矿高位瓦斯抽采钻孔优化设计[J].中州煤炭，2010（8）：104-106.