高抽巷层位对工作面瓦斯治理效果影响浅析

赵小龙

（同煤大唐塔山煤矿有限公司 山西大同037003）

0 引言

矿井瓦斯爆炸是煤矿安全生产中最为严重的自然灾害之一[1]，因此，矿井瓦斯灾害治理是煤矿安全工作中的重中之重。千万吨级矿井是未来矿井新建的发展趋势，随着矿井绝对瓦斯涌出量的陡然剧增，许多矿井由低瓦斯矿井鉴定为高瓦斯矿井，工作面上隅角瓦斯积聚问题越来越不易解决[2]。针对这一问题，目前的主要解决办法是改善通风系统增加工作面供风量或加大瓦斯抽采量[3]。工作面通风方式视瓦斯涌出量、开采条件而异，采用U+L型、W型等通风方式可增加工作面风量，控制上隅角超限问题[4]，但U+L型通风属于采空区通风，不利于矿井防灭火，W型通风不能解决上隅角瓦斯超限问题。瓦斯抽采方面，主要的方法是钻孔抽采和高抽巷抽采。钻孔抽采适用于透气性系数较大的煤层，受瓦斯在煤层内的流动性影响大，对于低瓦斯赋存，高瓦斯显现的矿井经济可行性差。研究表明，利用高抽巷进行采空区瓦斯抽采，瓦斯治理效果显著，可有效解决上隅角瓦斯积聚问题[5]。

1 工程背景

该矿8209工作面处于3～5#煤层中，工作面煤层平均厚度17.86 m，可利用厚度平均10.5 m，上部的7 m多均为煌斑岩和硅化煤互层，2#煤层平均厚度6 m，只保留层位，煤层已完全被破坏，变为煌斑岩和硅化煤互层，2#和3～5#层以2.5 m左右的炭质泥岩和泥岩为分层标志。工作面采用井下3台2BEC62型水环真空泵进行高抽巷机械式封闭瓦斯抽采。

从二盘集中回风巷里帮算起，8209高抽巷走向长1 503 m。高抽巷采位0 m～146 m、240 m～692 m、974 m～1 345 m段沿2#层掘进，采位146 m～240 m、692 m～842 m段巷道下半部沿3～5#层掘进，采位841 m～974 m段完全沿3～5#层掘进。采位1 345 m～巷口为爬坡段，布置于3～5#层中。采位0 m～907 m段高抽巷与尾巷水平内错15 m布置，采位907 m～巷口段与尾巷水平内错20 m布置。高抽巷与5209巷垂直间距最小为4.2 m，最大为19.4 m。

2 瓦斯治理效果

2.1 高抽巷与回风巷层位关系

8209工作面目前推进至采位306.4 m处，推进范围内高抽巷与5209巷垂直间距最大为14 m（该处距离切眼36.1 m），最小层间距为8 m，（该处距离切眼213.8 m），平均层间距11 m。高抽巷与5209巷层位关系剖面图如附图1所示。目前的回采范围内，高抽巷大部分沿2#层布置，采位133.5 m～232.6 m范围内高抽巷下半部布置在3～5#层中，属于低位高抽巷布置。根据高抽巷层位高度理论，高抽巷应布置在受采动范围影响小,且瓦斯涌出密集的区域。因此，高抽巷的层位确定在垮落带之上、裂缝带中下部为宜。

图1高抽巷与5209巷垂距关系剖面图（采位0 m～300 m）

2.2 工作面整体瓦斯治理效果

该矿工作面瓦斯涌出主要有三个原因：

（1）特厚煤层高强度综放开采工艺瞬间落煤造成瓦斯瞬间涌出；

（2）放顶煤工艺对采空区扰动致使瓦斯从采空区涌出；

（3）煤层破碎带及地质构造带区域瓦斯含量大，盘曲岩浆岩以岩床方式侵入，为瓦斯富集提供了条件。

8209工作面高抽巷显然处于垮落带，选取从工作面回采至今的瓦斯数据，分析瓦斯治理效果。

工作面最小瓦斯浓度0%，最大瓦斯浓度0.39%，平均瓦斯浓度0.15%；上隅角最小瓦斯浓度0%，最大瓦斯浓度0.55%，平均瓦斯浓度0.24%；后溜尾最小瓦斯浓度0%，最大瓦斯浓度0.68%，平均瓦斯浓度0.23%；回风流最小瓦斯浓度0.07%，最大瓦斯浓度0.41%，平均瓦斯浓度0.2%；瓦斯抽采泵抽放量平均686.7 m3/min，平均抽放瓦斯浓度1.66%。

平均瓦斯抽采瓦斯纯量11.4 m3/min，平均风排瓦斯纯量3.39 m3/min，工作面平均瓦斯绝对涌出量为14.79 m3/min，抽采占比77.1%，高抽巷的瓦斯治理效果十分明显，抽采占比大。回采至今工作面未出现瓦斯超限情况，整体治理效果良好。

2.3 不同垂直间距段瓦斯情况

高抽巷与5209巷垂直间距为8 m～10 m段，对应采位在146 m～240 m之间，在此期间的工作面瓦斯情况如表1所示：

表1各监测点瓦斯浓度（采位146 m～240 m）

期间瓦斯抽采泵抽放量平均659.2 m3/min，平均抽放瓦斯浓度1.74%。

高抽巷与5209巷垂直间距为10 m～14 m段，对应采位在0 m～146 m和240 m～300 m之间，在此期间的工作面瓦斯情况如表2所示：

表2各监测点瓦斯浓度（采位0 m～146 m、240 m～300 m）

期间瓦斯抽采泵抽放量平均692.9 m3/min，平均抽放瓦斯浓度1.64%。由表1、2分析可知，高抽巷与5209巷垂直间距在8 m～10 m、10 m～14 m段期间的工作面瓦斯情况差别并不大，抽放效果相近，说明高抽巷都在合适的位置与采空区导通，垂直间距8 m时，高抽巷不会与机道顶板提前导通，抽取架前风流。

剩余可采范围内，8209高抽巷与5209巷垂直间距低于6 m的有4段，其采位及垂直间距如表3所示：

表3铺底硬化段

由于尚未回采到上述4段范围，垂直间距低于6 m时的瓦斯治理情况还不明确。高抽巷密闭前，已在垂直间距较短的范围进行了砂浆铺底硬化，以避免高抽巷与机道的提前贯通。

2.4 工作面见方期瓦斯情况

8209工作面倾向长度270 m，工作面推进至采位265 m～275 m时见方期间的瓦斯情况如表4所示：

表4各监测点瓦斯浓度（采位265 m～275 m）

期间瓦斯抽采泵抽放量平均764.7 m3/min，平均抽放瓦斯浓度2.26%。工作面见方期间瓦斯浓度要比见方之前平均瓦斯浓度高，尤其瓦斯抽放浓度增加明显，说明采空区见方期间涌出的高浓度瓦斯被高抽巷提前截流，采空区见方期间应改变抽采管路蝶阀角度，加大抽采泵抽放量。

3 结论

根据目前的数据分析，高抽巷与顺槽巷垂直间距在8 m以上，与尾巷水平内错15 m的布置方式下，瓦斯治理效果良好。认为盘曲接替工作面的高抽巷在2#层不具备掘进条件时，可以沿3～5#层顶板掘进布置，但与顺槽巷的垂直间距不得低于8 m。