高突煤層綜放工作麵瓦斯抽放技術

淮南礦業集團謝橋礦位於淮南潘謝礦區西翼，是一座設計年產400萬t的特大型現代化礦井，於1997年5月投產，為建設高產高效礦井，礦井正在進行按600萬t/a以上能力進行改造。礦井可采煤層11層，平均煤厚24.61 m，煤層傾角一般為8°～15°，井田構造簡單，斷層較少，對煤層破壞較小。主采13—1煤層為高瓦斯突出煤層，采用綜采放頂煤一次采全高回采工藝；高位頂板走向鑽孔治理瓦斯，但隨著開采強度加大，開采深度的延深，瓦斯含量和瓦斯湧出量明顯增大，特別是目前推廣使用錨網支護，單采用高位頂板走向鑽孔抽放瓦斯效果不明顯，瓦斯超限是製約綜放效能發揮的首要問題。針對這一問題我們在1151(3)綜放工作麵采用頂板高抽巷(低層位頂板鑽孔)抽放、合理配風、埋管抽放、順層鑽孔抽放等綜合治理瓦斯技術，解決了1151(3)工作麵回采(初采)期間的瓦斯超限問題。

1 工作麵概況

1151(3)工作麵為東一C組采區東翼五階段，且為東一C組采區下山開采的第一個工作麵，上下順槽均采用錨網支護，回風順槽煤層底板標高－588m～－602.8m，運輸順槽煤層底板標高為-636.5m-662.0m；工作麵西起東一C組采區下車場，東至1151(3)切眼聯巷，工作麵北邊1141(3)已回采完畢。工作麵可采走向1 674m，傾向長231.8m，計劃日產量5 000t左右，工作麵配風2 000m³/min。該麵煤層穩定，沿順槽方向煤層走向變化較大，傾向180°～200°，平均傾角12.8°，平均煤厚5.4m。

2 瓦斯來源03manbetx

2.1 初放期間

工作麵在回采推進7m後，瓦斯湧出量呈突然增大趨勢，絕對量達35m³/min，工作麵及回風瓦斯經常超限，工作麵瓦斯濃度最大達2.0％，回風瓦斯濃度最大達1.7％，使工作麵無法正常推進。究其主要原因如下：

(1)13—1煤層瓦斯含量大。根據重慶煤科分院提供報告，1151(3)區段煤層瓦斯含量達7～9m³/t。工作麵煤機割煤時，行進速度快，截深達800mm，落煤量大，造成落煤及工作麵新暴露煤壁瓦斯湧出量大。

(2)自回采始至推進30m以內為初次放頂期間，采高為2.4m，不放頂煤，回采率隻有45％左右，大量頂煤遺落采空區。受初采礦壓影響，煤頂、直接頂離層帶積聚大量瓦斯，煤頂、直接頂受壓垮落致使大量積存瓦斯集中湧向工作麵。

2.2 初放之後

1151(3)綜放麵初次放頂之後，工作麵及回風瓦斯仍然經常超限，瓦斯濃度最大達1.8％，回風瓦斯濃度最大達1.2％，上隅角瓦斯經常在3％以上。究其主要原因如下：

(1)工作麵生產班采煤不均衡。煤機割煤時，牽引速度最大達4m/min，截深達800mm，落煤量大，造成落煤及工作麵新暴露煤壁瓦斯湧出量大。

(2)工作麵上端頭經常漏頂，造成采空區大量積存瓦斯集中湧向工作麵上出口，造成工作麵及回風瓦斯瞬間超限。

3 瓦斯抽放技術

3.1 頂板走向鑽孔抽放

初放時，在上順槽離工作麵50m布置施工鑽場，鑽場內施工8個頂板走向鑽孔(見圖1)。考慮到初放期間工作麵老頂不易垮落，必須降低鑽孔層位，鑽孔終孔離煤層頂板高度8m左右，以能抽放采空區頂板離層帶瓦斯。切眼至鑽場區域，在上順槽下幫每隔15m施工2個邊孔。

圖1 頂板鑽孔布置示意

初放之後，在上順槽第一鑽場向後每隔50m施工一個鑽場，共施工4個鑽場，鑽場設計8個鑽孔，考慮到初放以後采空區“三帶”已形成，必須提高鑽孔層位，鑽孔終孔離煤層頂板高度16～18m左右，以利於抽放采空區裂隙帶瓦斯。

3.2 順層鑽孔抽放

工作麵回采前，在切眼施工走向順層鑽孔預抽煤層瓦斯。鑽孔間距5 m，孔深80 m；在上、下順槽沿煤層傾向施工順層鑽孔抽放煤層瓦斯，以減小回采瓦斯湧出量。鑽孔間距為4 m，上順槽向下施工順層孔孔深不少於100 m，下順槽向上施工順層孔深不少於120m(見圖2)。

圖2 順層鑽孔布置示意圖

3.3 上隅角埋管和尾巷埋管抽放

工作麵回采期間采取在上隅角預埋Φ219mm管路抽放上隅角瓦斯；並在東二1151(3)切眼聯巷封閉前埋設2趟管路(Φ219mm管路進氣口設在上隅角，Φ159mm管路進氣口設在切眼聯巷口)抽放瓦斯。

3.4 頂板高抽巷抽放

根據1121(3)、1221(3)綜放麵“三帶”探測結果，結合1141(3)綜放麵千米鑽機鑽場內6個長抽放鑽孔施工層位的瓦斯抽放效果考察，並參考外局礦瓦斯抽排巷抽放瓦斯的經驗，1151(3)綜放麵頂板高抽巷布置如下：平行於回風順槽，距回風順槽平距22m，巷道底板距13－1煤層頂板20～33m，淨斷麵7.37m²，回采前施工至距切眼56m停止。

4 效果考察

(1)工作麵回采前，為達到消突的目的，提前2個月施工順層鑽孔並進行抽放，經對順層鑽孔抽放效果03manbetx ，順層鑽孔預抽率達32.46％。

(2)1151(3)綜放麵初次放頂期間，加大回采初期抽放流量，使得工作麵總抽放瓦斯量最大達8m³/min，降低了風排瓦斯量，其中低層位頂板走向鑽孔及邊孔瓦斯抽放濃度均在30％以上，單孔最高抽放濃度達82％，抽放瓦斯量也達6m³/min以上，采取以上綜合抽放技術彌補了初放期間頂板抽排巷未發揮抽放瓦斯能力的不足，且頂板走向鑽孔、邊孔、上隅角及尾巷埋管抽放采空區瓦斯，上隅角瓦斯流場分布得到改變，使上隅角處瓦斯濃度保持在1.5％以下，基本上解決了初放期間瓦斯超限現象。

(3)1151(3)綜放麵初次放頂之後，采用高位頂板走向鑽孔、順層鑽孔、上隅角埋管和尾巷埋管綜合抽放技術，抽放瓦斯量最大達12m³/min，瓦斯抽放率達30％，工作麵日產穩定在4 000 t左右。

(4)1151(3)綜放工作麵回采70m(即采過高抽巷14m)後，煤層頂板裂隙與高抽巷溝通，從2003年4月2日始，高抽巷開始抽放瓦斯，抽放濃度為20％～60％，抽放瓦斯量平均22m³/min，采麵抽放率平均達63％，上隅角瓦斯降至1.5％以下，回風瓦斯濃度平均在0.8％以下。自高抽巷發揮作用後，高位頂板走向鑽孔抽放瓦斯效果明顯降低，因此上順槽不再施工鑽場及高位頂板走向鑽孔，尾巷埋管也停止抽放瓦斯。由於工作麵風排瓦斯量及上隅角瓦斯濃度降低，減小了瓦斯對安全生產的威脅，且工作麵處於正常生產狀態，減少了采煤機因瓦斯超限斷電頻繁而產生的機械故障，確保了工作麵穩定高產，工作麵平均日產8103t，最高日產達到9611t。

5 結 論

(1)綜放工作麵回采初期50m采取低層位頂板走向鑽孔、上隅角埋管及尾巷埋管抽放瓦斯，大大提高初采期間采空區瓦斯抽放總量，解決了綜放麵初采期間抽放效果差的問題，加快了推進速度，為安全生產提供了可靠保證。工作麵回采初期，如施工一段低位(巷道底板離煤層頂板6～8m，與上風巷平距15～20m)頂板抽排巷，則抽放效果更好。

(2)通過順層鑽孔預抽煤層瓦斯對降低工作麵快速推進煤壁及落煤瓦斯湧出量具有一定作用。工作麵檢修期間煤壁施工短孔排放效果更好。

(3)高突煤層綜放工作麵無保護層開采情況下，首先采用抽排巷抽放瓦斯技術，抽排巷最佳層位應根據工作麵瓦斯來源和覆岩“三帶”分布規律合理確定，充分發揮高抽巷作用，有效地降低瓦斯超限影響生產的時間，為工作麵創年單產300萬t以上提供可靠保證。

(4)由於綜放工作麵設備功率不斷增大，設備運轉時工作麵風巷溫度達30℃以上，在風巷斷麵和礦井風量允許情況下工作麵的風量可配2 500～3000m³/min。