经坊煤业综放工作面精细化瓦斯抽采技术应用

任重先

（山西省长治经坊煤业有限公司，山西 长治 047100）

1 工程背景

经坊煤业位于长治市长治县城西，行政区划属长治县韩店镇，属于裂陷构造盆地。矿井开采3号煤层，3号煤层稳定，厚3.27～6.90 m，平均厚5.09 m，煤层中赋存0～2层泥岩夹矸，厚度0～0.40 m，平均0.18 m，距底板0.8～1.1 m左右。3号煤层瓦斯含量4.3 m³/t，瓦斯压力0.09～0.12 MPa，属高瓦斯矿井。经坊煤业3-802工作面位于井田西北部，工作面走向长度1170 m，倾斜长度200 m，工作面平均煤厚6.3 m，采用综放一次采全高工艺。工作面绝对瓦斯涌出量4.13 m³/min。目前，工作面开采面临上隅角瓦斯积聚问题。

2 矿井瓦斯抽采现状

（1）巷道掘进时已进行煤层瓦斯预抽，但是受回采割煤速度、煤壁片帮等因素影响，大量瓦斯涌向工作面，易造成瓦斯超限，对工作面正常回采作业带来较大的隐患。

（2）回采过程中，受顶板岩层垮落、来压影响，煤岩层裂隙被压缩，瓦斯存储空间短时间内剧烈压缩导致瓦斯大量喷出，造成瓦斯涌出速度快、浓度高现象，同时采用的负压通风易造成支架等处局部瓦斯超限[1-6]。

（3）回采面上隅角风流流速较低，易引起局部风流的涡流现象，不利于瓦斯排出，严重时，上隅角出现瓦斯积聚[6]。

3 精细化瓦斯抽采技术

经坊煤业3-802工作面采用精细化瓦斯抽采综合治理技术进行瓦斯防治，具体包括顺层钻孔全程预抽瓦斯技术、高位走向钻孔瓦斯抽采技术、采空区密闭埋管抽采技术以及瓦斯抽采钻孔封孔工艺。

3.1 顺层钻孔全程预抽瓦斯技术

顺层钻孔全程预抽是指在工作面回采过程中在煤层巷道内向煤体布置顺层钻孔进行全程瓦斯预抽，以消除煤体的区域性危险[5]。顺层抽采瓦斯钻孔距底板1500 mm施工，孔间距1500 mm，孔径75 mm，钻孔长度110 m，钻孔倾角与煤层倾角一致。该技术瓦斯抽采量设计1.6 m³/min，瓦斯抽采浓度40%，具体布置情况见图1所示。

图1 顺层钻孔全程预抽瓦斯布置图

3.2 高位走向钻孔瓦斯抽采技术

高位走向钻孔瓦斯抽采技术是在高位环形处布置高位钻孔对采空区瓦斯进行抽采，防止采空区瓦斯向工作面与上隅角移动[5]。在工作面回风巷施工钻场（规格5.0 m×4.5 m×3.0 m），钻场间距35 m，钻场内布置10个瓦斯抽采钻孔，孔间距设计为600 mm，孔径设计为113 mm，钻孔长度设计为80～90 m。该技术瓦斯抽采量设计0.6 m³/min，瓦斯抽采浓度30%，具体布置情况见图2和表1。

表1 高位走向钻孔瓦斯抽采钻孔布置

图2 高位走向钻孔瓦斯抽采布置图（m）

3.3 采空区密闭埋管抽采技术

开采过程中，在回风巷（封闭墙）布置瓦斯抽采管道，利用抽采负压对采空区瓦斯进行逐段抽采。该技术瓦斯抽采量设计0.4 m³/min，瓦斯抽采浓度30%。采空区密闭埋管抽采布置情况见图3所示。

图3 采空区密闭埋管抽采布置图

3.4 瓦斯抽采钻孔封孔工艺

瓦斯抽采钻孔采用KFB型矿用封孔泵进行机械封孔，封孔材料采用水泥砂浆、石膏粉配比而成，进行封孔前将钻孔内煤粉排净，然后插入抽放管、注浆管，抽放管末端固定棉纱或编织袋，联结封孔泵、注浆管，由里向外进行注浆，采用黄泥封堵、充填孔口[7]。封孔长度设计8～12 m，封孔5 d后可进行瓦斯抽采。

4 抽采效果分析

经坊煤业综放面精细化瓦斯抽采综合治理技术在3-802工作面进行了应用，工作面瓦斯抽采量为2.6 m³/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回风巷及上隅角内瓦斯浓度控制在0.75%以内（见图4所示）。根据现场情况反馈，3-802工作面瓦斯抽放率在35%左右，同比提高了75%，预抽时间6个月，预抽时间同比缩短34%，保证了回采工作面正常生产。新投抽的顺层钻孔瓦斯浓度60%左右，同比提高了200%，采空区抽放瓦斯浓度25%左右，同比提高了150%。综上所述，综放面精细化瓦斯抽采技术的应用，从根本上杜绝了综采工作面的瓦斯超限，避免了瓦斯事故的发生，确保了矿井安全生产。

图4 工作面回风巷及上隅角内瓦斯浓度监测结果

5 结语

（1）分析了矿井瓦斯抽采现状，提出顺层钻孔全程预抽瓦斯技术、高位走向钻孔瓦斯抽采技术、采空区密闭埋管抽采技术以及瓦斯抽采钻孔封孔工艺为一体的综放面精细化瓦斯抽采综合治理技术，设计了相关技术参数。

（2）精细化瓦斯抽采技术应用后，瓦斯抽采量为2.6 m³/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回风巷及上隅角内瓦斯浓度控制在0.75%以内，工作面瓦斯抽放率提高了75%，预抽时间缩短了34%，新投抽的顺层钻孔瓦斯浓度提高了200%，采空区抽放瓦斯浓度提高了150%，从根本上治理了综采工作面的瓦斯超限发生，有效实现了经坊煤业综采面瓦斯灾害的防治。