赵庄矿工作面瓦斯抽采研究

摘 要：针对煤层开采过程中，瓦斯向工作面涌入，严重制约煤矿安全生产的现状，根据现有的工作面瓦斯治理技术，本文从瓦斯抽采的角度出发，采取综合抽放瓦斯方法，并以赵庄矿1307工作面为例进行研究，根据现场瓦斯抽采效果显示，达到了预期目标，说明了综合抽放瓦斯方法的合理性。

关键词：工作面，瓦斯，抽采，钻孔

1、引言

与煤炭相比矿井瓦斯是一种更为优质的能源，煤层气是煤炭伴生的气体资源，是有着极大经济价值的清洁能源。在我国矿井的煤层中瓦斯的贮存量相当丰富，对于矿井瓦斯的开采以及利用，有着广大的发展前景。[1-3]在综采工作面开采中，顶板受采动影响发生变形、下沉、垮落后形成较大采空区，裂隙发育高度明显增加，在浓度差及瓦斯压力作用下向采空区及工作面涌出，受风流漏风以及工作面通风方式的影响，导致上隅角瓦斯超限，严重制约煤矿的安全生产。为此，必须采取有效措施对矿井瓦斯进行治理。采取瓦斯抽采不仅缓解煤矿瓦斯灾害，而且还可以把瓦斯作为一种资源进行利用。

2、工作面瓦斯抽采研究现状

现阶段，我国对于煤矿瓦斯治理多采用综合治理的手段。瓦斯综合治理实质就是将工作面通风系统优化、瓦斯预抽、邻近层卸压瓦斯的边采边抽和开采后的采空区瓦斯抽放等多种方法，在一个采区（或工作面）内的综合应用[4]。其中，我国在抽采方法上形成了多种瓦斯抽采模式。按瓦斯来源可以分为：开采（本）层抽采、采空区抽采、邻近层抽采、综合抽采和围岩抽采瓦斯法等；按抽采方法可以分为：巷道法、钻孔法及钻孔和巷道混合法。[5]综合抽放瓦斯方法，可以最大限度地利用时间和空间上的便利条件，增加瓦斯抽放量和提高抽放效果，综合抽放瓦斯方法己经成为当前和今后高产高效矿井瓦斯抽放技术的发展方向。

3、工作面瓦斯抽采措施

赵庄矿1307回采工作面作业规程及矿上地质实测资料，1307工作面煤层厚度4.66～6.86 m，开采层采高5.06 m，工作面长度232.5 m。掘进巷道断面25.2 m2，巷道长度2200 m，工作面掘进期间由于3#煤层瓦斯含量较大，工作面地质条件复杂，正常情况直接掘进煤层巷道，瓦斯涌出量会很大，经常出现掘进面瓦斯浓度超标报警，导致巷道掘进缓慢，掘进的安全也无法保证，严重影响矿井的采掘接续。

为工作面安全快速回采做好充足的准备。工作面的预抽主要有两部分组成：第一部分是本煤层瓦斯预抽，主要是向工作面煤体两侧打顺层钻孔，进行插管，接入瓦斯抽采系统，带负压对本煤层的瓦斯进行抽采；第二部分是2#底抽巷向上打穿层钻孔，由于受到打钻工艺及地质条件的限制，部分区域顺层孔无法全部覆盖，出现抽采盲区。因此，从1#底抽巷向工作面煤体中部的下方打一条2#底抽巷，对瓦斯含量大，顺层孔覆盖盲区较大的地方进行布孔。这样可以保证预抽无盲区且解决预抽时间短的问题，使原煤瓦斯含量整体下降，在回采过程中瓦斯涌出量相对稳定。其瓦斯抽采方案如下：

（1）顺层钻孔布置

1307工作面顺层钻孔瓦斯预抽主要采用垂直煤体的平行钻孔，该钻孔施工较为简单方便，施工时钻机位置摆放方便，操作方便，在施工过程中不易打到锚杆（索）上。顺层孔的孔间距为2 m，排间距为3 m，设计孔深130 m，孔径为94 mm，钻孔布置方式为三花眼。由于13072巷（原13064巷）先掘出来，抽采时间要比13071巷长，因此，在13072巷的钻孔间距布置稍微大一点，每3 m一排，而在13071巷布置钻孔间距为2 m每排。具体布置情况如下图1所示。

（2）底抽巷穿层孔布置

底抽巷向上穿层钻孔，每个截面左右帮各布置一组钻孔，每组6个，2个在要掘巷道内部或者贴近巷帮，其余4个分到巷道的两侧，远孔距巷帮水平距离20 m，布置的钻孔对巷帮20m内的煤体所赋存的瓦斯进行抽采。具体布置情况如图2所示。

4、1307工作面抽采效果分析

工作面在回采前对煤体的瓦斯进行了充分的预抽，尤其在13072巷。由于工作面巷道掘进时采用双巷掘进的，13072巷是在上一工作面巷道掘进时就已经掘出来了。因此，在工作面预抽时考虑的预抽效果以及工作面瓦斯涌出的不均衡性，在13072巷的钻孔布置较疏。1307工作面煤体瓦斯预抽效果如表1、表2所示。

1307工作面截止7月10日，累计瓦斯抽放量约1.6×107 m3。吨煤瓦斯含量降低了4.64 m3，煤体瓦斯含量由原来的12.73 m3・t-1降到开采前的8.09m3・t-1。通过预抽使煤体瓦斯含量降低了36%。达到了预期的目的。

5、结论

根据赵庄矿的地质情况，1307工作面采用煤层预抽采用本煤层和底抽巷联合抽采，抽采方案及钻孔布置进行设计，本煤层的抽采保证了煤体瓦斯全部下降，底抽巷的作用是补充了本煤层在施工工艺上的不足，保证了工作面预抽无盲区，最大限度的降低原煤瓦斯含量。根据现场抽放效果显示，煤体瓦斯含量由原来的12.73m3・t-1降到开采前的8.09m3・t-1。通过预抽使煤体瓦斯含量降低了36%。达到了预期的目的。

参考文献

[1] 煤炭工业部煤层气勘探开发管理暂行规定，1995（01）.

[2] 孙茂远.中国煤层气产业现状与远景[J].中国煤层气，2009，2（3）：3-5.

[3] 张恒文.瓦斯综合抽采技术的应用[J].煤炭科学技术，2010（12），38（12）：55-57.

[4] 陶云奇，许江，李树春，等. 回采工作面瓦斯综合治理技术[J]. 重庆大学学报， 2008， 31（9）： 1068-1073.

[5] 程远平，付建华，俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J]. 采矿与安全工程学报， 2009， 26（2）： 127-139.

作者简介：

董向中，男；年龄：33；民族：汉；毕业院校：黑龙江科技大学；专业：采矿工程；单位：中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司；职务：设计人员；职称：工程师。