任重先

（山西省長(zhǎng)治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 047100）

1 工程背景

經(jīng)坊煤業(yè)位于長(zhǎng)治市長(zhǎng)治縣城西，行政區(qū)劃屬長(zhǎng)治縣韓店鎮(zhèn)，屬于裂陷構(gòu)造盆地。礦井開(kāi)采3號(hào)煤層，3號(hào)煤層穩(wěn)定，厚3.27～6.90 m，平均厚5.09 m，煤層中賦存0～2層泥巖夾矸，厚度0～0.40 m，平均0.18 m，距底板0.8～1.1 m左右。3號(hào)煤層瓦斯含量4.3 m3/t，瓦斯壓力0.09～0.12 MPa，屬高瓦斯礦井。經(jīng)坊煤業(yè)3-802工作面位于井田西北部，工作面走向長(zhǎng)度1170 m，傾斜長(zhǎng)度200 m，工作面平均煤厚6.3 m，采用綜放一次采全高工藝。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量4.13 m3/min。目前，工作面開(kāi)采面臨上隅角瓦斯積聚問(wèn)題。

2 礦井瓦斯抽采現(xiàn)狀

（1）巷道掘進(jìn)時(shí)已進(jìn)行煤層瓦斯預(yù)抽，但是受回采割煤速度、煤壁片幫等因素影響，大量瓦斯涌向工作面，易造成瓦斯超限，對(duì)工作面正常回采作業(yè)帶來(lái)較大的隱患。

（2）回采過(guò)程中，受頂板巖層垮落、來(lái)壓影響，煤巖層裂隙被壓縮，瓦斯存儲(chǔ)空間短時(shí)間內(nèi)劇烈壓縮導(dǎo)致瓦斯大量噴出，造成瓦斯涌出速度快、濃度高現(xiàn)象，同時(shí)采用的負(fù)壓通風(fēng)易造成支架等處局部瓦斯超限[1-6]。

（3）回采面上隅角風(fēng)流流速較低，易引起局部風(fēng)流的渦流現(xiàn)象，不利于瓦斯排出，嚴(yán)重時(shí)，上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚[6]。

3 精細(xì)化瓦斯抽采技術(shù)

經(jīng)坊煤業(yè)3-802工作面采用精細(xì)化瓦斯抽采綜合治理技術(shù)進(jìn)行瓦斯防治，具體包括順層鉆孔全程預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)、采空區(qū)密閉埋管抽采技術(shù)以及瓦斯抽采鉆孔封孔工藝。

3.1 順層鉆孔全程預(yù)抽瓦斯技術(shù)

順層鉆孔全程預(yù)抽是指在工作面回采過(guò)程中在煤層巷道內(nèi)向煤體布置順層鉆孔進(jìn)行全程瓦斯預(yù)抽，以消除煤體的區(qū)域性危險(xiǎn)[5]。順層抽采瓦斯鉆孔距底板1500 mm施工，孔間距1500 mm，孔徑75 mm，鉆孔長(zhǎng)度110 m，鉆孔傾角與煤層傾角一致。該技術(shù)瓦斯抽采量設(shè)計(jì)1.6 m3/min，瓦斯抽采濃度40%，具體布置情況見(jiàn)圖1所示。

圖1 順層鉆孔全程預(yù)抽瓦斯布置圖

3.2 高位走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)

高位走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)是在高位環(huán)形處布置高位鉆孔對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，防止采空區(qū)瓦斯向工作面與上隅角移動(dòng)[5]。在工作面回風(fēng)巷施工鉆場(chǎng)（規(guī)格5.0 m×4.5 m×3.0 m），鉆場(chǎng)間距35 m，鉆場(chǎng)內(nèi)布置10個(gè)瓦斯抽采鉆孔，孔間距設(shè)計(jì)為600 mm，孔徑設(shè)計(jì)為113 mm，鉆孔長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為80～90 m。該技術(shù)瓦斯抽采量設(shè)計(jì)0.6 m3/min，瓦斯抽采濃度30%，具體布置情況見(jiàn)圖2和表1。

表1 高位走向鉆孔瓦斯抽采鉆孔布置

圖2 高位走向鉆孔瓦斯抽采布置圖（m）

3.3 采空區(qū)密閉埋管抽采技術(shù)

開(kāi)采過(guò)程中，在回風(fēng)巷（封閉墻）布置瓦斯抽采管道，利用抽采負(fù)壓對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行逐段抽采。該技術(shù)瓦斯抽采量設(shè)計(jì)0.4 m3/min，瓦斯抽采濃度30%。采空區(qū)密閉埋管抽采布置情況見(jiàn)圖3所示。

圖3 采空區(qū)密閉埋管抽采布置圖

3.4 瓦斯抽采鉆孔封孔工藝

瓦斯抽采鉆孔采用KFB型礦用封孔泵進(jìn)行機(jī)械封孔，封孔材料采用水泥砂漿、石膏粉配比而成，進(jìn)行封孔前將鉆孔內(nèi)煤粉排凈，然后插入抽放管、注漿管，抽放管末端固定棉紗或編織袋，聯(lián)結(jié)封孔泵、注漿管，由里向外進(jìn)行注漿，采用黃泥封堵、充填孔口[7]。封孔長(zhǎng)度設(shè)計(jì)8～12 m，封孔5 d后可進(jìn)行瓦斯抽采。

4 抽采效果分析

經(jīng)坊煤業(yè)綜放面精細(xì)化瓦斯抽采綜合治理技術(shù)在3-802工作面進(jìn)行了應(yīng)用，工作面瓦斯抽采量為2.6 m3/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回風(fēng)巷及上隅角內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.75%以內(nèi)（見(jiàn)圖4所示）。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況反饋，3-802工作面瓦斯抽放率在35%左右，同比提高了75%，預(yù)抽時(shí)間6個(gè)月，預(yù)抽時(shí)間同比縮短34%，保證了回采工作面正常生產(chǎn)。新投抽的順層鉆孔瓦斯?jié)舛?0%左右，同比提高了200%，采空區(qū)抽放瓦斯?jié)舛?5%左右，同比提高了150%。綜上所述，綜放面精細(xì)化瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用，從根本上杜絕了綜采工作面的瓦斯超限，避免了瓦斯事故的發(fā)生，確保了礦井安全生產(chǎn)。

圖4 工作面回風(fēng)巷及上隅角內(nèi)瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

（1）分析了礦井瓦斯抽采現(xiàn)狀，提出順層鉆孔全程預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位走向鉆孔瓦斯抽采技術(shù)、采空區(qū)密閉埋管抽采技術(shù)以及瓦斯抽采鉆孔封孔工藝為一體的綜放面精細(xì)化瓦斯抽采綜合治理技術(shù)，設(shè)計(jì)了相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

（2）精細(xì)化瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用后，瓦斯抽采量為2.6 m3/min，工作面瓦斯抽采率62.96%，工作面回風(fēng)巷及上隅角內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.75%以內(nèi)，工作面瓦斯抽放率提高了75%，預(yù)抽時(shí)間縮短了34%，新投抽的順層鉆孔瓦斯?jié)舛忍岣吡?00%，采空區(qū)抽放瓦斯?jié)舛忍岣吡?50%，從根本上治理了綜采工作面的瓦斯超限發(fā)生，有效實(shí)現(xiàn)了經(jīng)坊煤業(yè)綜采面瓦斯災(zāi)害的防治。