趙莊礦頂板走向高抽巷治理采空區(qū)瓦斯技術(shù)應(yīng)用研究

韓德虎

（山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司通風(fēng)處，山西晉城 048000）

趙莊礦頂板走向高抽巷治理采空區(qū)瓦斯技術(shù)應(yīng)用研究

韓德虎

（山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司通風(fēng)處，山西晉城 048000）

為解決在大采高采煤工作面推進(jìn)過(guò)程中因采空區(qū)瓦斯涌出造成工作面及上隅角發(fā)生瓦斯超限問(wèn)題，趙莊礦通過(guò)采用高抽巷抽采瓦斯的方法，在采煤工作面上覆巖層實(shí)施了一條頂板走向高抽巷，并對(duì)層位布置、抽采效果等進(jìn)行了考察。結(jié)果表明：采用高抽巷抽采瓦斯的方法實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)瓦斯的有效抽采，成功解決了采煤工作面及上隅角瓦斯超限的問(wèn)題，確保了礦井安全高效生產(chǎn)。

高抽巷；瓦斯超限；瓦斯抽采；層位布置

采用高抽巷瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行采煤工作面瓦斯治理，防止工作面及上隅角瓦斯超限是近年來(lái)高瓦斯礦井和煤與瓦斯突出礦井治理采空區(qū)瓦斯的一種比較有效的手段。利用高抽巷抽采瓦斯是以開(kāi)采煤層上覆巖層巖性特征和垮落規(guī)律、煤層解吸瓦斯運(yùn)移規(guī)律為基礎(chǔ)，在煤層頂板預(yù)計(jì)的裂隙帶靠下方預(yù)先布置一條專(zhuān)用瓦斯抽采巷道，在采煤工作面開(kāi)始回采前對(duì)巷道進(jìn)行密閉，并在密閉墻上插入抽采管路，接入礦井瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽采。

晉煤集團(tuán)趙莊礦煤層開(kāi)采采用大采高一次采全厚的采煤工藝。由于地質(zhì)條件復(fù)雜，煤體比較破碎，煤體滲透性差，本煤層施工瓦斯抽采鉆孔易出現(xiàn)塌孔、形成孔深較短等問(wèn)題，盡管采取了一定的措施比如護(hù)孔、下篩管等，但瓦斯抽采效果依然較差，煤體達(dá)標(biāo)所需時(shí)間較長(zhǎng)。在這種情況下，即便礦井布置出來(lái)的采煤工作面在較長(zhǎng)時(shí)間抽采達(dá)標(biāo)后開(kāi)始回采，因煤體受到采動(dòng)影響，仍會(huì)產(chǎn)生大量卸壓瓦斯進(jìn)入開(kāi)采空間，靠通風(fēng)方式排放瓦斯壓力很大，極易造成工作面及上隅角瓦斯超限。而采用高位鉆孔、插（埋）管抽放等方式進(jìn)行上隅角和采空區(qū)瓦斯抽采受到抽采流量小、抽采效果較差等因素的制約，無(wú)法有效解決瓦斯超限問(wèn)題，影響工作面高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。趙莊礦針對(duì)采煤工作面瓦斯治理問(wèn)題積極進(jìn)行探索嘗試，在礦井1307采煤工作面上部巖層實(shí)施了一條頂板走向高抽巷進(jìn)行瓦斯治理，以期為礦井的高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供安全保障。

1 高抽巷作用機(jī)理

研究表明，煤層開(kāi)采后，煤層上覆巖層在垂直方向上會(huì)形成“三帶”：冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶。煤層回采后頂板跨落，裂隙帶形成后，巷道布置在煤層頂板裂隙帶下部，巷道與裂隙帶導(dǎo)通，由于煤層卸壓影響產(chǎn)生的瓦斯上浮作用會(huì)運(yùn)移至頂板巷道內(nèi)，造成該巷道積聚大量高濃度瓦斯，最后利用礦井的瓦斯抽采系統(tǒng)將瓦斯抽出。該方法具有抽采濃度高、純量大、抽采效果好的特點(diǎn)[1]。

2 工作面概況

趙莊礦1307大采高綜采工作面位于礦井一盤(pán)區(qū)，東側(cè)為第二回風(fēng)巷、1104和1103巷，均已掘進(jìn)；北側(cè)為1308工作面，正在掘進(jìn)準(zhǔn)備；南側(cè)為1306工作面，已回采結(jié)束。1307工作面設(shè)計(jì)回采長(zhǎng)度2 081m，煤層厚度為4.60～6.10m，平均厚度5.36m。1307工作面設(shè)計(jì)走向回采長(zhǎng)度2 084m，傾斜長(zhǎng)度233m，煤層厚度為4.60～6.10m，平均厚度5.36m。

該工作面共布置四條巷道，分別為進(jìn)風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽、底抽巷、高抽巷，采用一進(jìn)一回“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)利用一條高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯，一條底抽巷抽采回采區(qū)域煤層瓦斯。其中13071巷為進(jìn)風(fēng)巷（兼運(yùn)煤巷），13072巷為回風(fēng)巷（兼運(yùn)料巷）。在13072巷北側(cè)34m處，距3號(hào)煤層層位39～45m范圍內(nèi)布置有1307高抽巷。在1307工作面中部平行于13071巷，距3號(hào)煤層層位約7m處布置有第二底抽巷，長(zhǎng)度約為598m。工作面巷道布置示意圖，見(jiàn)圖1。

3 層位布置

制約高抽巷抽采效果的影響因素主要有巷道的層位布置、抽采系統(tǒng)的負(fù)壓大小、施工密閉的質(zhì)量、高抽巷在水平面的投影與采面回風(fēng)巷的距離等因素，其中高抽巷的層位布置高低是決定抽采效果的最關(guān)鍵因素。高抽巷施工層位越高，巷道與采空區(qū)的連通性越差，嚴(yán)重不利于瓦斯的運(yùn)移富集；高抽巷施工層位越低，巷道越容易與采空區(qū)連通，但易造成漏風(fēng)量增加，瓦斯抽采的濃度降低，均不能有效解決瓦斯超限問(wèn)題[2-8]。

本次趙莊礦1307高抽巷開(kāi)口位置位于1104巷，距13064巷34m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2 200m，巷道斷面為矩形，凈寬4.5m，凈高2.9m，凈斷面積為13.05m2，從開(kāi)始施工到施工結(jié)束共耗時(shí)18個(gè)月。為了對(duì)高抽巷的抽采效果最佳的層位進(jìn)行考察，以便為后期其他采面瓦斯治理工程提供參考，在距3號(hào)煤層層位30～60m范圍內(nèi)進(jìn)行巷道布置，具體層位布置見(jiàn)圖2。1307高抽巷采用2道閉墻進(jìn)行封閉，厚度分別為1.5m和1m，閉墻設(shè)有反水池，抽放管路埋在閉墻中間，抽放管路處加框架進(jìn)行保護(hù)，周?chē)命S土填充。

4 抽采效果分析

1307采煤工作面高抽巷抽采系統(tǒng)與本煤層抽采系統(tǒng)共用一趟系統(tǒng)。工作面回采初期，初采前10m頂板未垮落，高抽巷巷口濃度在6%左右，隨著工作面繼續(xù)回采，頂板逐步垮落，巷口抽采瓦斯?jié)舛戎饾u升至13%左右，日抽采量達(dá)到30000m3左右。待工作面回采50m后，工作面初采結(jié)束，老頂中間斷裂垮落，形成冒落帶，因底抽巷切眼封閉致采空區(qū)流場(chǎng)發(fā)生變化，高抽巷抽采濃度下降，日抽采量降到17 000m3左右，工作面初采期間高抽巷層位在3號(hào)煤層上部30～32m位置[9-10]。

1307工作面回采50～100m段，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部32～35m位置，日抽采量為21000m3左右。隨著工作面回采速度加快，高抽巷層位逐漸進(jìn)入裂隙帶底部，1307高抽巷抽采濃度和抽采量逐步提升，工作面回采至150m時(shí)，日抽采量約為40000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部39m位置；工作面回采至250m時(shí)，日抽采量約為50000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部42m位置；工作面回采至300～400m段時(shí)，日抽采量約為55000～60000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部43～44m位置；工作面回采至400～500m段時(shí)，日抽采量約為50000～55000m3，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部42m位置；工作面回采至500～550m段時(shí)，日抽采量約為55000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部45m位置；工作面回采至550～600m段時(shí)，日抽采量約為50000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部42m位置；工作面回采至600～700m段時(shí)，日抽采量約為30000～40000m3左右，高抽巷層位在3號(hào)煤層上部38～40m位置，高抽巷層位布置與抽采量關(guān)系如表1所示。

目前工作面回采至700m，僅就目前而言，在工作面回采初期，由于上覆巖層尚未形成有效的裂隙，抽采效果較差，因此在1307高抽巷掘進(jìn)結(jié)束后，在迎頭位置即層位在3號(hào)煤層往上30m處，共施工工作面初采抽放鉆孔38個(gè)，孔間距0.5m，鉆孔深度見(jiàn)煤為止，回采初期通過(guò)鉆孔使采空區(qū)與高抽巷連通，提高抽放效果。隨著工作面回采強(qiáng)度和進(jìn)度的加大，頂板裂隙形成愈加明顯，抽放效果越來(lái)越好。綜上所述，1307工作面高抽巷在工作面回采期間瓦斯抽采效果比較明顯，抽采最佳的布置層位應(yīng)在煤層上部42～45m位置。

5 結(jié)束語(yǔ)

趙莊礦根據(jù)礦井的實(shí)際開(kāi)采情況通過(guò)在1307大采高采煤工作面實(shí)施高抽巷進(jìn)行采空區(qū)瓦斯治理取得了較為明顯的抽采效果，基本保證了工作面及上隅角瓦斯不超限。實(shí)施高抽巷進(jìn)行瓦斯抽采過(guò)程中的層位選擇、抽采負(fù)壓等對(duì)瓦斯抽采的影響較大，在后期采用高抽巷治理大采高工作面瓦斯的過(guò)程中需要進(jìn)一步考察相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，以期為礦井的瓦斯治理工程提供參考。

[1]李曉泉.采空區(qū)高位鉆場(chǎng)與高抽巷瓦斯抽放方法對(duì)比及實(shí)例分析[J].煤礦安全，2011，42(5)：122-125.

[2]朱紅青，張民波，申健，等.常村礦2103工作面頂板走向高抽巷合理層位的確定[J].煤炭工程，2013（6）：66-68.

[3]董善保.高抽巷瓦斯抽放技術(shù)在治理采煤工作面瓦斯方面的應(yīng)用[J].煤礦安全，2005，36（8)：8-10.

[4]胡恩寶，張春雷.高抽巷治理厚煤層綜采工作面瓦斯技術(shù)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2014，41（5)：79-81．

[5]武磊，毛桃良，戴廣龍，等.黃巖匯煤礦高抽巷的最佳位置選擇[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，21(10)：105-108.

[6]李青柏，李文洲.高抽巷布置優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[J].煤礦開(kāi)采，2010，15（5)：28-29．

[7]劉如鐵，張繼高.走向高抽巷抽放瓦斯技術(shù)研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2012，21（1)：122-124.

[8]陽(yáng)平.回采工作面走向頂板瓦斯抽放巷相對(duì)位置確定[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2005，33（12)：29-31．

[9]黃鶴.高抽巷在高瓦斯礦井中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中州煤炭，2014（5）：37-39．

[10]梁坤.影響塔山礦綜放工作面頂板高抽巷內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊囊蛩胤治鯷J].煤炭工程，2011（3）：55-56.

Application of Gas Control Technology in Gob along Roof Strike in High Drainage Tunnel in Zhaozhuang Mine

HAN Dehu
(Ventilation Departement,Jincheng Anthracite Mining Group,Jincheng 048000,China)

To solve gas emission exceeding normal value on working face and upper corners caused by gas emission in gob in the advancing of large-mining-height working face,high drainage tunnelmethod was used in Zhaozhuang Mine.A high drainage tunnel along roof strike was constructed on the overlying strata on themining face.In addition,the strata position and drainage effect were studied.The results show that the high drainage tunnelmethod could realize the effective drainage of gas in gob and successfully solve the problemofgas emission,which could guarantee the safe and efficient production inmines.

high drainage tunnel;gas emission exceeding normal value;gas drainage;seam position layout

TD712

A

1672-5050（2015）05-0003-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2015.05.002

（編輯：薄小玲）

2015-06-23

國(guó)家重大科技專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目（2011ZX05063）

韓德虎（1986-），男，河南新鄉(xiāng)人，碩士，工程師，從事防突、井上下聯(lián)合抽采方面的工作。