W2307综采放顶煤工作面瓦斯抽采应用与分析

何亚军

（潞安集团高河能源有限公司抽采部，山西 长治 046000）

为加强高河煤矿W2307工作面瓦斯治理，做到多措并举、应抽尽抽、抽采达标，杜绝工作面回采时发生瓦斯事故，保证工作面高产高效的回采，针对工作面布置和瓦斯赋存情况，结合相关瓦斯治理研究文献资料[1-5]，提出W2307工作面瓦斯抽采设计并进行实施。

1 工作面概况

W2307工作面所采为3号煤层，赋存于二叠系山西组地层中，为泻湖相沉积。该工作面处于小关向斜构造区域，煤层厚度稳定，煤厚6.2～7.0m，平均6.6m。全煤间夹有一层炭质泥岩夹矸，厚度0.10～0.35m，平均0.20m。煤层倾角为1°～9°，平均4°。煤层埋深495.541～531.947m，距9#煤层平均距离65.4m。工作面按两进一回布置，W2307工作面切眼长度300m，胶带巷长1047m，进风巷全长995m，与高抽巷水平间隔45m，高抽巷全长930m，回风顺槽全长1055m。W2307工作面按两进一回布置，即胶带顺槽、进风顺槽进风，回风顺槽回风。

2 工作面瓦斯情况

依据高河煤矿3#煤层抽放参数测定研究报告分析可知，W2307工作面掘进期间瓦斯含量最大值在W2307胶带顺槽回风联巷往里291.5m处，该处瓦斯含量最大值为7.4719m3/t，可解析瓦斯含量为4.5467m3/t，瓦斯压力为0.321MPa，瓦斯抽采钻孔抽采半径为1.5m。W2307工作面原始瓦斯含量最大值为10m3/t，工作面瓦斯储量为2245.1万m3。

3 瓦斯抽采措施

3.1 抽采方法及简介

工作面本煤层采用的抽采方法主要是本煤层顺层钻孔预抽+高抽巷采空区抽采+水力造穴钻孔+二氧化碳预裂钻孔瓦斯抽采。

本煤层顺层钻孔：W2307胶带顺槽、进风顺槽设计施工为双排钻孔，钻孔深度160m，钻孔孔径94mm，开孔高度分别为2m和2.5m，单排钻孔间距3.4m，施工钻孔为306个，施工进尺48960m。本工作面预抽钻孔布置图如图1所示。

水力造穴：采用专用钻机进行施工，正常打钻至规定深度后开始进行造穴准备工作。（1）先将钻杆后退3m（一根1.5m，即后退两根钻杆），将履带式清水泵站压力调整到15～18MPa，钻机保持低速旋转，缓慢前后1m范围内往复推拉钻杆，根据出煤量决定造穴时长（20min左右），停止造穴。（2）将钻杆后退6m（一根1.5m，即后退四根钻杆），再次进行打钻造穴，单个钻孔共计造穴13个。（3）钻杆退至距离孔口20m时，停止造穴工作，退出剩余钻杆，封孔连接抽放系统。

二氧化碳预裂钻孔：在距切眼300m范围内本煤层间隔约10m，利用本煤层预抽钻孔进行二氧化碳气相压裂煤层增透，之后在压裂孔间隙的位置进行普通钻孔补孔施工。

高抽巷采空区抽采：W2307工作面高抽巷道断面为矩形，净宽3000mm，净高2800mm，净断面8.4m2，W2307工作面高抽巷敷设两趟Φ500瓦斯不锈钢管路，用于高抽巷瓦斯抽采工作。

W2307胶带顺槽及进风顺槽距切眼300m范围内设计采用瓦斯快速抽采模式，即水力造穴钻孔、二氧化碳预裂钻孔、普通钻孔结合抽采，设计每10m施工2个造穴钻孔、1个二氧化碳预裂钻孔及2个普通预抽钻孔。各顺槽设计钻孔150个，进尺10950m。水力造穴钻孔设计图如图2所示。

图1 工作面预抽钻孔布置图

图2 水力造穴钻孔设计图

3.2 评判区域瓦斯抽采采取的综合措施

W2307工作面距切眼300m范围以外采用本煤层顺层钻孔预抽，距切眼300m范围以内采用CO2预裂、水力造穴及本煤层预抽钻孔、高抽巷采空区抽采相结合的瓦斯抽采模式，钻孔采用两堵一注水泥带压封孔工艺，并网采用抽新型并网快接工艺。

4 抽采效果评价

4.1 预抽达标评判单元划分

将W2307工作面分为以下3个评价单元：

第一评价单元为W2307工作面走向长度300m，倾向长度300m（回采里程0～300m）。该区域最长抽采时间172d，最短抽采时间145d，η1=（172-145）/172=15.7%，该区域为CO2预裂、水力造穴、本煤层预抽相结合瓦斯抽采模式。

第二评价单元为2307工作面走向长度300m，倾向长度260m（回采里程300～560m）。该区域最长抽采时间225d，最短抽采时间172d，η2=（225-172）/225=23.6%。

第三评价单元为W2307工作面走向长度300m ，倾向长度250m（回采里程560～810m）。该区域最长抽采时间230d，最短抽采时间165d，η3=（230-165）/230=28.26%。

W2307工作面胶带侧预抽平均抽采量为9.8m3/min，抽采230d，累计抽采瓦斯量为3259134.29m3。

W2307工作面进风侧预抽平均抽采量为12.29m3/min，抽采225d，累计抽采3983386.36m3。

工作面纯流量为22.09m3/min，单孔平均纯瓦斯流量0.026m3/min，共抽放瓦斯量7242520.65m3。

4.2 预抽瓦斯效果

W2307工作面为非突出煤层，非突出煤层的测定必须满足表1要求。

表1 采煤工作面回采前可解吸瓦斯含量指标

W2307工作面取样含量测定结果如图3所示。分析可知，所测定的参数中可解吸瓦斯含量最大值为3.2095m3/t，小于回采要求的煤的可解吸瓦斯含量4.5m3/t，满足日产量8000～10000t要求。

图3 工作面瓦斯含量测定数据

5 结论

（1）高河煤矿W2307工作面瓦斯涌出量主要来自于开采层，工作面瓦斯抽采采用本煤层顺层钻孔预抽+高抽巷采空区抽采+水力造穴钻孔+二氧化碳预裂钻孔瓦斯抽采的综合治理方式。

（2）通过瓦斯抽采后，煤的可解吸瓦斯含量实测最大值为4.4667m3/t，小于回采要求的煤的可解吸瓦斯含量4.5m3/t，W2307工作面抽采达标，满足回采要求。