近距离煤层保护层开采瓦斯治理实践

李易航

（山西焦煤集团西山煤电官地矿，山西 太原 030000）

1 煤层赋存情况分析

官地矿二采区在开采深度增加的同时，上部合层的煤层逐渐分开，其中可采煤层为8、9、10、11煤层。8煤厚度在0.8m左右，矿井没有对其进行开采；9煤厚度在1.1～1.6m，平均为1.3m；10煤厚度在2.1～3.5m，平均为2.8m；8与9煤层夹矸为1.8～8m；9与10煤层夹矸向下逐渐变厚。

由于矿井开采的不断延深，目前二水平组开采深度在1000m左右，煤层的瓦斯含量和瓦斯压力明显增大。煤-700m处瓦斯压力2.2MPa，含量为14m3/t。瓦斯压力及含量的不断增大，加上煤层埋藏条件复杂，给瓦斯治理带来了更大的压力。

针对矿井煤层地质条件、瓦斯赋存条件，先对瓦斯突出危险性小的煤层进行开采，从而降低被保护煤层的压力，解除煤层的瓦斯威胁。基于以上分析决定对二采区9煤层作为保护层开采，因为在开采10煤层时不仅要考虑9煤层的突出危险性，更要考虑10煤层的突出危险性。

2 试验工作面概况

9煤1907 工作面走向长915m，斜长201.7～204.5m，平均斜长203.6m，开切眼斜长206.6m，回采面积186275.7m2，煤层倾角3°～15°。9煤层厚度平均1.4m，10煤层厚度平均2.9m，两煤层之间夹矸0.5～6.9m。8煤层厚度0.5～0.7m，9煤与8煤之间夹矸1.7～7.9m。

基于9、10煤层为近距离煤层，当前主要是对9煤层作为保护层，进而来解放10煤层。10煤层比9煤层厚度大，瓦斯含量大，在开采时势必要向9煤开采工作面释放瓦斯，9煤开采不仅要考虑9煤层自身瓦斯的治理，更要考虑10煤层瓦斯向9煤层开采工作面释放的威胁，必须做好两煤层瓦斯治理工作，才能消除工作面开采时瓦斯的威胁。

3 区域综合防突防冲技术措施

根据机巷、风巷和开切眼掘进施工时煤及夹矸揭露情况，机巷自开切眼向外540m，风巷自开切眼向外510m，9与10煤层夹矸厚度大于1m的区域，对9煤层进行水力压裂后施工本煤层顺层抽采钻孔。夹矸为1～3m的部分区域和开切眼，对10煤层进行水力压裂增透穿层孔预抽（不再另施工抽采钻孔），对机巷、风巷外段9、10煤层合层区域先对煤层水力压裂增透后施工本煤层钻孔进行卸压瓦斯的预抽。

3.1 区域防突措施

3.1.1 9煤层区域防突措施

机巷、风巷掘进期间至回采前，在机巷、风巷内向采煤工作面9煤层施工抽采钻孔，每3m施工一个。钻孔孔径为75～120mm，钻孔深度机巷为110m，风巷为100m，开切眼为70m，确保钻孔控制全采煤工作面，消除瓦斯抽采空白带。封孔必须严密，封孔段长度大于9m。机巷、风巷内各布置305个钻孔，开切眼布置50个钻孔，共660个孔，总长度67550m，吨煤层钻孔为0.21m。

3.1.2 10煤层区域瓦斯治理措施

由于工作面外段属9、10煤层合层区，因此该区域抽采钻孔直接施工在9、10煤层，不另在10煤层施工抽采钻孔（钻孔开孔在9煤层，钻孔终孔控制10煤层或交替施工在9、10煤层中）。在9、10煤层夹矸为1～3m的区域对10煤层施工压裂钻孔，实施高压水力增透。压裂钻孔深度机巷为110m，风巷为100m，开切眼为70m，每30m布置一个，孔径为120mm。抽采钻孔开孔在9煤层与10煤层间的夹矸中或10煤层，终孔在10煤层。风巷布置17个钻孔，机巷布置4个钻孔，开切眼布置8个钻孔，共29个钻孔。

抽采方法：在该工作面本煤层压裂钻孔均采用负压抽采。为保证抽采末端有足够的负压，同时必须避免负压过大造成抽采管路破损，在机巷、风巷各铺设一趟管路对本煤层和压裂钻孔进行抽采。

抽采方案：在机巷布置一趟内径为200mm的薄壁支管，支管通过与瓦斯专用风巷抽采主管连接，通过采区抽采泵站1号泵（2BEG-42型）进行抽采。在风巷布置一躺内径为200m的薄壁支管，经风巷和瓦斯专用回风巷合并后，变为直径300mm，并与中区泵站连接，通过采区抽采泵站2号泵（2BEC-42型）进行抽采。抽采示意图如图1所示。

图1 抽采示意图

3.2 局部综合防突防冲措施

为探明工作面9与10煤层夹矸，夹矸大于3m的区域应加强地质预测预报，每推进20m施工1个探孔，沿倾向每间隔30m施工1个探孔。

卸压钻孔：卸压钻孔孔径89mm，孔深不小于25.5m，沿煤层走向施工，保留不少于20m的钻孔超前距。机巷以上和风巷以下各15m不布置卸压孔。夹矸大于3m的区域只在9煤层施工，每3m布置1个。夹矸所在2～3m区域每3m布置一个钻孔，钻孔交叉控制9和10煤层，即一个控制9煤层，另一个控制10煤（夹矸大于3m区域钻孔只控制9煤层）。每天施工一次（遇松动爆破时当天不再施工卸压钻孔）。夹矸小于2m的区域，卸压钻孔每1.5m布置一个，钻孔交叉控制9和10煤层。9煤层钻孔终孔位置控制到9煤层顶板下0.6～0.8m，10煤层钻孔终孔位置控制到夹矸下1～1.5m。钻孔施工时，9煤层卸压钻孔布置在煤层中部，终孔必须在9煤层中下部，严格控制10煤层穿层钻孔的角度，保证10煤层钻孔的孔深。夹矸在2～3m的区域，每天利用10煤层钻孔，测定夹矸厚度。在新探的夹矸小于2m的区域，当天同时施工9和10煤层卸压钻孔，每1.5m施工一个，钻孔交叉控制9和10煤层。

煤层注水：煤层注水利用卸压钻孔进行，注水要安装计量装置，施工单位记录每一钻孔注水情况并建立注水台账。注水以注不进水或相邻孔出水为标准，出现以上情况可停止注水。

卸压爆破：为使工作面采动峰值压带向煤体深部转移，采取深孔爆破方法。当突出危险性预测钻屑量参数超标后，在预测孔超标点两侧区域执行防冲技术措施。不超标范围不采取措施。当判断为工作面煤层突出危险时，在预测孔超标点两侧各50m区域采取工作面深孔卸压爆破措施。每超标一次，连续执行两次卸压爆破措施。

3.3 利用抽采巷对采空区进行抽采

抽采巷沿9煤层顶板施工，与风巷、机巷平行，并与风巷留5m净煤柱。巷道采用锚网支护，巷道宽4.2m，中心高3m，断面积约为12m2。为使采空区瓦斯被抽出，抽采巷与风巷采用22个小巷相连，并采用两趟直径为300mm的抽采管进行抽采。

4 经济效益和社会效益

4.1 经济效益

（1）本工作面保护层与被保护层均为高瓦斯突出煤层，采取各项瓦斯治理措施后，每月增加原煤产量20000t，工作面1～10月多出原煤0.2Mt。

（2）开采9煤层对10煤层进行了保护。在布置10煤层工作面时，掘进可按突出威胁管理（90m/月），较突出危险管理（40m/月）每月可多掘进50m。10煤层被保护工作面掘进量为2200m，能够提前30个月构成工作面。

（3）工作面1～10月份共利用瓦斯发电约1×105kW·h。

4.2 社会效益

针对9煤1907工作面进行了近距离煤层保护层开采的瓦斯治理实践，有效地将工作面瓦斯进行释放，保障了煤矿生产的正常进行。