下保護層回采工作麵瓦斯綜合抽采技術

摘要：為根本解決下保護層高瓦斯工作麵回采期間瓦斯問題，我們認真03manbetx 瓦斯來源，有針對性的采用地麵多井、頂板走向鑽孔、上向穿層鑽孔、采空區埋管和低位高抽巷五種方法進行瓦斯綜合抽采，取得了較好的效果，並為瓦斯利用提供了充足的氣源保證。 關健詞：下保護層 工作麵 綜合抽采

1 概況

潘一礦於1983年12月投產，是淮南礦區第一個建成投產的大型現代化礦井， 2004年核定生產能力為400萬噸。井田東西走向長14.6公裏，南北傾斜寬4公裏，井田麵積58.4平方公裏。2004年瓦斯鑒定礦井最大絕對瓦斯湧出量為113.04m3/min，最大相對瓦斯湧出量為23.16m3/t，為煤與瓦斯突出礦井。

2662（1）工作麵位於潘一礦西三采區11-2煤層下部，走向長878m，傾斜寬200m，工作麵標高為-638m~-659m，煤層傾角4~7o，煤厚1.0~2.0m，平均1.52m。煤層自然瓦斯含量為5~7m3/t，煤層具有爆炸危險性和自燃發火性，爆炸指數為37~42%，自燃發火期為3~6個月。該麵為2632（3）設計塊段的下保護層工作麵，被保護工作麵位於13-1煤層中。13-1煤層和11-2煤層之間的法距最小為61.6m，最大層間距為72.9m，平均為67m。

2 瓦斯綜合抽采技術

為根本解決2662(1)工作麵回采期間瓦斯問題，我們認真03manbetx 該麵瓦斯來源，有針對性的采用地麵多井、頂板走向鑽孔、上向穿層鑽孔、采空區埋管和低位高抽巷五種方法進行瓦斯綜合抽采，取得了較好的效果。其中：地麵多井、上向穿層鑽孔抽采被保護層卸壓瓦斯；頂板走向鑽孔、采空區埋管抽采保護層工作麵回采期間瓦斯；低位高抽巷抽采保護層工作麵初采期間瓦斯。

2662(1)工作麵於2005年2月12日回采，平均日產量為1700噸。在回采過程中，采用U型通風，工作麵配風量為1330 m3/min，回風流瓦斯濃度為0.3~0.4%，絕對瓦斯湧出量為20~25 m3/min，其中風排瓦斯量為5~6 m3/min，抽采瓦斯量為18~20 m3/min，工作麵瓦斯抽采率為75%~80%。

3 瓦斯綜合抽采方法與工藝

3.1 地麵多井遠距離瓦斯抽采

3.1.1 方法

地麵多井遠距離抽采被保護層卸壓瓦斯，其方法是從地麵施工鑽孔至保護層2662（1）工作麵底板以下，鑽孔內安設套管並與地麵瓦斯抽采係統相連，從而使被保護層2632（3）工作麵因受采動影響，產生的大量卸壓瓦斯通過鑽孔被地麵抽采泵抽出。地麵多井布置見圖1。

圖1 2662（1）工作麵地麵多井布置圖

3.1.1 工藝

地麵多井的施工：根據地麵施工條件，第一個井口位置確定在距2662（1）開切眼向東55m，第二個井口距第一個井口260m，第三個井口距第二個井口300m。鑽孔鑽至11槽煤層底板孔深674.5m，地麵至基岩段孔徑為349mm，下Φ177.8×10mm套管至地麵，注漿固孔，以下采用Φ152.4mm鑽頭鑽進至11槽煤煤頂板以上5-8m，此段下Φ139.7×10mm的篩管，最後改用Φ91mm鑽頭鑽至11槽煤底板並用木柱塞實，防止采煤工作麵過鑽孔時孔內積水突然進入工作麵。鑽孔結構見圖2。

地麵多井瓦斯抽采係統的組建：根據地麵狀況，將地麵多井與地麵瓦斯抽采泵站的兩台2BE-505型瓦斯泵相連，管路直徑為325mm，抽采的瓦斯供民用。潘一礦建有一個3萬立方米的瓦斯儲氣罐，采用地麵鑽孔供氣，濃度為50～60%，月利用瓦斯量為5萬立方米，現供3300戶居民使用。
3.2 頂板走向鑽孔瓦斯抽采
3.2.1方法
我們在2662（1）工作麵上風巷距工作麵開切眼100m 開始每隔100m左右施工一個鑽場。在每個鑽場內施工8個，直徑為108mm，孔深為130m的鑽孔，鑽孔終孔高度位於煤層頂板向上15~20m的裂隙帶內。頂板鑽孔的布置見圖3。

圖3 2662（1）工作麵頂板走向鑽孔布置圖

3.2.2 工藝

鑽場的施工：根據2662（1）工作麵地質構造情況，我們在上風巷距工作麵開切眼100m 開始每隔100m左右施工一個鑽場，共施工9個鑽場。為了使鑽孔開孔能夠布置在岩層相對穩定的層位中，並且能在切頂線前方不出現鑽孔嚴重變形和垮孔現象，鑽場在2662（1）上風巷下幫撥門按30o向上施工10 m，距11-2煤層頂板5m後變平，再施工4 m平台。鑽場采用錨杆支護，平台淨高2.4 m，淨寬4m，鑽場裏口變平處要刷長至5 m。這樣即可為開孔提供距11-2煤頂板5 m以上的高度。

鑽孔的施工：根據我礦實際探測冒落帶、裂隙帶發育最大高度與采高的關係式，得出冒落帶、裂隙帶高度為（采高按1.3 m計算）：

H冒max=5M=5×1.3m=6.5m.

H裂max= 100M/(1.5M+3.1) = 100×1.3 m/(1.5×1.3 m+3.1) = 25.74m

為了提高鑽孔的使用率，在2662(1)工作麵鑽場內按40和80向上各施工4個，直徑為108mm，孔深為130m的鑽孔，鑽孔終孔高度位於煤層頂板向上15~20m左右的裂隙帶內。

封孔：對施工完畢的鑽孔，每個鑽孔下長8 m、Ф91mm的套管，采用聚氨酯材料進行封孔，封孔長度為5m。

3.3 上向穿層鑽孔瓦斯抽采

3.3.1 方法

在2662（1）工作麵上風巷向2632（3）設計塊段施工上向穿層鑽孔，第一組鑽孔距工作麵100米，以後每隔30米施工一組。上向穿層鑽孔沿煤層傾向方向控製到上風巷向下42m，沿走向控製到工作麵向後70m，每組3個鑽孔。上向穿層鑽孔的布置見圖4。

圖4 2662（1）工作麵上向穿層鑽孔布置圖

3.3.2 工藝

鑽孔的施工：鑽孔開孔位置位於11-2煤層頂板，鑽孔終孔位置為進入13-2煤層頂板0.5米，鑽孔孔徑為75毫米（鑽孔上部擴孔段長為10米，直徑為108毫米）。上向穿層鑽孔的施工參數見下表：

2662（1）上風巷上向穿層鑽孔施工參數表

孔號 傾角 孔徑 預計孔深 與上風巷中線夾角

1
31o
75~108mm
137m
30o

2
41o
75~108mm
103 m
30o

3
90o
75~108mm
20 m
90o

封孔：鑽孔的封孔方法采用KFB型注漿泵配合水泥砂漿封孔。抽采鑽孔施工至預定位置後，用壓風將孔內的煤、岩粉衝洗幹淨，然後每孔下Ф50毫米的焊接管10米作為孔內套管，同時在孔壁與套管之間插入一根Ф20毫米的注漿管。封孔材料為水泥、水和沙子，封孔時將注漿管用高壓軟管與注漿泵連接，封孔長度不小於8米。

3.4 低位高抽巷瓦斯抽采

3.4.1方法

在工作麵回采前施工一條低位高抽巷，低位高抽巷與上風巷的垂直距離為5m，與上風巷的水平距離為內錯10m。當低位高抽巷施工到位後，由工作麵開切眼向高抽巷施工頂板穿層鑽孔，鑽孔要求鑽透低位高抽巷，然後利用低位高抽巷通過穿層鑽孔來抽采工作麵初采期間的瓦斯。低位高抽巷的布置如圖5。

圖5 低位高抽巷布置示意圖

3.4.2工藝

低位高抽巷的施工：根據2662（1）工作麵巷道布置狀況，在工作麵回采前施工了一條低位高抽巷，低位高抽巷的具體要求為：在上風巷的下幫撥門按170上山施工13m，距煤層頂板法距5m時改與上風巷平行方向施工50m至開切眼位置。低位高抽巷采用錨杆支護，斷麵規格為2m×2m，淨斷麵4m2。這樣低位高抽巷與2662（1）上風巷內錯10m，與上風巷的垂直距離為5m。

鑽孔的施工：為使低位高抽巷在工作麵回采前即能發揮作用，我們由2662（1）開切眼向低位高抽巷施工頂板穿層鑽孔（鑽孔布置見圖6），鑽孔要求打透低位高抽巷，鑽孔孔徑為108mm，孔數為20個。然後在低位高抽巷外口砌築封閉牆，將一路10吋瓦斯管從封閉牆內引出，與抽采係統進行合茬，利用低位高抽巷通過穿層鑽孔來抽采工作麵初采期間的瓦斯。

圖6 2662（1）低位高抽巷穿層鑽孔布置圖

3.5 采空區埋管瓦斯抽采

3.5.1 方法

采空區埋管瓦斯抽采是針對回采工作麵上隅角特定範圍采取的一種局部輔助抽采措施，其核心內容是消除上隅角局部可能積聚的高濃度瓦斯，主要采用埋管抽采，配合使用插管抽采。

3.5.2 工藝

在2662（1）上風巷安裝一路10吋、一路8吋的焊接管，管路進氣端製作成花管，管路進氣口用擋板堵實，然後將兩路管路均埋入采空區，並在管路進氣口架設木垛，防止砸壞抽采管路。當所埋管路進入采空區40m後，再重新壓入一路抽采花管，隻有在新壓管路進入采空區10m後，方可甩去原先采空區所壓管路，並將管路出口用擋板悶實。同時上隅角嚴密充填，輔助2吋插管進行抽采，插管數量和位置由當班瓦檢員根據需要確定。

圖7 2662（1）采空區埋管抽采示意圖

4 各種抽采方法的效果

4.1 地麵多井抽采效果

2662（1）工作麵地麵多井從2005年3月21日開始抽到瓦斯，既工作麵采過地麵多井1#瓦斯孔12m，抽采濃度為20%，抽采流量為3m3/min；當工作麵采過地麵多井1#瓦斯孔18m後，瓦斯抽采濃度與瓦斯抽采流量逐漸增加，抽采濃度為30~70%，抽采流量為6~15 m3/min。隨著地麵多井遠距離瓦斯抽采量的增加，井下頂板走向鑽孔的抽采量逐漸下降，但2662（1）工作麵的抽采總量比地麵多井沒抽采前增加了6~8 m3/min。地麵多井遠距離瓦斯抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線見圖8，地麵多井遠距離瓦斯抽采量和頂板走向鑽孔瓦斯抽采總量隨工作麵推進距離的變化曲線見圖9。

圖8 地麵多井抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線圖

圖9 地麵多井與頂板鑽孔抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線圖

4.2 頂板走向鑽孔抽采效果

2662（1）工作麵頂板走向鑽孔從2月28日開始抽采，抽采係統選用地麵2BE-505型瓦斯泵、一路10吋抽采管路。在工作麵推進超過40m（即老頂冒落後），頂板走向鑽孔抽采量明顯增加，抽采濃度為15~20%，抽采流量為5~10m3/min，工作麵回風流的瓦斯濃度為0.3~0.4%，有效地解決了工作麵回采期間的瓦斯問題。當工作麵推過地麵多井1#瓦斯孔10m後，地麵多井開始抽采時，頂板走向鑽孔的抽采量明顯下降，我們03manbetx 頂板走向鑽孔抽采量下降的原因與地麵多井遠距離瓦斯抽采量增加有一定關係，頂板走向鑽孔的抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線如圖10所示.

圖10頂板走向鑽孔抽采量隨推進距離的變化曲線圖

4.3 上向穿層鑽孔抽采效果

2662（1）工作麵上向穿層鑽孔從2005年3月21日開始抽采，抽采係統選用一台2BE-303型瓦斯泵、一路10吋抽采管路。在工作麵距穿層鑽孔35m時開始進行抽采效果考察，抽采濃度為40~90%，1#孔和2#孔的抽采流量為0.1~0.5m3/min，3#孔的抽采流量為0.2~1.8m3/min，抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線見圖11和圖12。

圖11 1#、2#穿層鑽孔抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線圖

圖12 3#穿層鑽孔抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線圖

4.4低位高抽巷斯抽采效果

2662（1）工作麵從2005年2月12日開始回采，2月28日低位高抽巷開始抽采，抽采係統選用井下一台2BE-303型瓦斯泵、一路10吋抽采管路。在工作麵回采初期的40m（老頂未冒落前），抽采流量為1~2.5 m3/min左右，最大可達3 m3/min以上，抽采率達到40%，成功解決了工作麵初采期間的瓦斯問題。其抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線如圖13所示。

圖13 2662（1）低位高抽巷抽采量隨工作麵推進距離變化曲線圖

4.5 采空區埋管抽采效果

2662（1）工作麵采空區埋管從2月28日開始抽采，抽采係統選用井下兩台2BE-303型瓦斯泵、一路10吋和一路8吋抽采管路。抽采濃度為3~5%，抽采流量為0.5~1.5m3/min，采空區埋管的抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線如圖14所示。

圖14 采空區埋管抽采量隨工作麵推進距離的變化曲線圖

5 結語
瓦斯綜合抽采技術是目前解決高瓦斯回采工作麵瓦斯問題的根本方法，是防止瓦斯02manbetx.com 的可靠安全保障措施。通過2662(1)下保護層高瓦斯回采工作麵瓦斯綜合抽采技術在現場應用實踐我們感到：隻要認真03manbetx 瓦斯來源，舍得投入，正確采取針對性綜合抽采方法就能夠較好的解決高瓦斯工作麵的瓦斯問題，確保安全生產。 另外，該麵地麵鑽井抽采技術的成功應用，還使我礦獲得了“量大、穩定、濃度高”的瓦斯氣源，為瓦斯民用提供了可靠的保證。