“三位一体”瓦斯综合治理技术在低透气性矿井的应用

“三位一体”瓦斯综合治理技术在低透气性矿井的应用

冯全马楠

郭家河煤业有限公司陕西省宝鸡市721000

摘要：本文以郭家河煤矿1302工作面为例，总结多次瓦斯治理问题的经验和教训，制定“本煤层预抽、上隅角抽采、高抽巷抽采”的“三位一体”瓦斯治理策略，最大限度的对本煤层瓦斯问题进行解决和预防，保证了1302工作面的安全、高效回采。

关键词：煤矿；“三位一体”；瓦斯治理；技术应用

引言

1302工作面位于郭家河煤矿I盘区西翼，开采3#煤层。3#煤厚0~12.8m，平均7.96m；该面走向长度1284m，工作面长度为270m。工作面进、回风巷道在1302工作面停采线前沿煤层顶板布置，过了停采线后沿煤层底板布置，两条顺槽相互平行，采用锚网索梁联合支护形式，矩形断面，巷道布置简单。工作面采用综合机械化放顶煤开采，走向长壁布置，后退式回采，全部陷落法管理采空区。

3#煤层瓦斯含量1.93～3.62m3/t，相对瓦斯压力0.34～0.39MPa，绝对瓦斯压力0.43～0.48Mpa，煤层透气性系数0.0365m2/MPa2.d，属于低透气性难抽采煤层，瓦斯问题为1302工作面回采带来了很大隐患。

1瓦斯抽放方法选择

1302工作面采用了“本煤层预抽、上隅角抽采、高抽巷抽采”三位一体的抽采方式治理瓦斯。[1]其中本煤层预抽钻孔主要通过降低本煤层瓦斯含量与可解吸量，对煤体进行预抽，从而达到治理瓦斯的目的。

工作面属于综放开采，根据周边矿井及本矿其他工作面瓦斯治理经验，回采过程中采空区瓦斯涌出量占工作面绝对瓦斯涌出量的72%以上，因此，采用上隅角抽采，防止上隅角瓦斯积聚，同时在上临近层布置高抽巷，在采空区内部形成一个负压源，抑制采空区瓦斯向工作面方向逸散。

1.1本煤层预抽

1302工作面采用了扇形钻孔与平行钻孔交错的方法布置钻孔，以达到减少空白带的目的。[2]其优点如下：

①钻孔布置均匀。可以有效的避免空白带的产生。

②半扇形可以进行卸压抽采。

③对工作面其他作业影响较小，拥有充足的调配空间。在安装皮带、安装工作面或轨道起底等作业过程中，钻机可以移入钻场继续施工，保证钻孔施工计划按时完成，保证工作面有着充足的预抽时间。

钻孔布置图见图1。

图1.1302工作面钻孔布置图

1.2高抽巷抽采

1302高位抽放巷布置在顶板裂隙带内，与1302回风顺槽内错20m的位置，沿顶板裂隙带掘一条高位瓦斯抽放巷，在巷道内埋入一趟Φ800钢管到高抽巷小断面，然后在高抽巷大断面变小断面处及巷道口用料石共砌三道密闭墙，将抽放管路放在密闭墙内，以抽放采空区瓦斯。高抽巷布置图见图2。

图2.1302工作面高抽巷层位图

1.3上隅角抽采

由于高抽巷抽采采空区瓦斯效果受地质条件影响较大，为杜绝上隅角瓦斯超限，保证工作面安全生产，采用上隅角埋管辅助高抽巷对采空区瓦斯进行抽采。随着工作面不断向前推进，沿回风巷将管路埋入采空区。

埋管抽采上隅角瓦斯的具体方法将Φ400瓦斯抽放主管路安装至距工作面切眼120m左右处，加工一个Φ400变Φ300三通变头，变头处安装过滤网，然后连接两趟Φ300的波纹管至工作面上隅角，采用迈步式插管抽放。

2抽采效果评价

2.1本煤层预抽

1302工作面现阶段已回采，根据回采前瓦斯抽放数据可得，地面高负压抽采系统2BEY81型水环真空泵抽放本煤层边采边抽钻孔，额定抽采流量725m3/min，实际效率约为45%，实际抽采流量约为330m3/min。抽采浓度2%，抽采纯量约6.6m3/min。

2.2上隅角抽采

井下移动瓦斯抽放系统设在东翼辅运下山抽放硐室内，抽放泵站内安装2BEC42瓦斯抽放泵4台，2用2备，每台抽放泵额定流量150m3/min，两台抽放泵并联实际效率约为40%，实际抽采流量约为120m3/min，根据回采期间数据可得，抽采浓度约为2%，抽采纯量约2.4m3/min。

2.3高抽巷抽采

地面低负压抽采系统通过高抽巷抽采采空区瓦斯，额定抽采流量725m3/min，实际效率约为50%，实际抽采流量约为360m3/min，抽采浓度约为4%。抽采纯量14.4m3/min。

结论

通过以上三种抽采方式，郭家河煤矿1302工作面回采期间回风流瓦斯浓度降至0.15%，回风流瓦斯纯量约为3m3/min，符合国家要求的各项抽采标准，保证了工作面的安全回采，并为本矿其他工作面的抽采方式提供了参考和依据。[3][4]

“三位一体”瓦斯治理技术，通过在郭家河矿1302工作面的使用证明了，证明了该技术在高瓦斯低透气性煤层的可行性，由工程实例还可看出，本煤层是否预抽完全对工作面回采初期过程中起到至关重要的效果，而当高抽巷开始抽采以后，瓦斯抽放利昂成倍增长，且风排量有着明显降低。另外，在回采结束以后一段时间内，高抽巷还可以持续发挥作用，继续抽采采空区瓦斯，降低了邻近工作面的瓦斯治理压力。

参考文献：

[1]袁亮．淮南矿区瓦斯治理技术与实践[J]，矿业安全与环保，2000，（6）．

[2]王海锋，程远平，吴冬梅，等.近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化[J].煤炭学报.2010，35（4）：590-593.

[3]赵海波.亭南煤矿204工作面卸压抽采合理范围研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2013.

[4]梁冰，赵海波，王岩，等.确定卸压瓦斯抽采钻孔合理层位的试验[J].煤田地质与勘探，2014，42（3）：96–99.