实现多元抽放拓宽煤矿瓦斯治理途径

实现多元抽放拓宽煤矿瓦斯治理途径

靳爱江1于会军1郭银武2

靳爱江1于会军1郭银武2

（1、黑龙江省鸡西矿业集团，黑龙江鸡西1581002、黑龙江省鸡西矿业集团杏花煤矿，黑龙江鸡西158100）

摘要：结合工作面的实际情况，采用多种方法对不同来源的瓦斯同时进行抽放，多元抽放是治理高涌出量瓦斯，消除瓦斯隐患的必由之路。

关键词：瓦斯来源；多元抽放；应抽尽抽

1工作面概况

杏花煤矿是核定能力是162万吨/年的大型矿井，2007年生产原煤160万吨，2008年预计原煤产量162万吨。共有3个高档普采工作面均采用长壁后退式采煤方法，平均单产3.1~4.5万吨/月。2008年鉴定矿井绝对瓦斯涌出量61.4m3/min，相对瓦斯涌出量24.7m3/min，所有开采煤层均为低透气性煤层。

从2006年4月开始进行瓦斯抽放，采用的是顶板高位钻场走向水平钻孔以及仰角走向钻孔，抽放采空区裂隙带内瓦斯。东四采区23#右四工作面走向长度800m，倾斜长度130m，煤层高度1.95m，倾角8°，可采量27万吨，工作面的上部为右五采空区，下部为F160断层，右部为F170断层，有一落差40m，走向150°的正断层将工作面分为里外两块。

工作面瓦斯相对涌出量28.8m3/min，绝对涌出量超过30m3/min，工作面配风1200m3/min。根据回采23#层右一、右二、右三工作面的经验分析，该区域瓦斯来源主要为本层及上覆岩层，占总涌出量的60%~70%，下覆岩层及采空区遗留煤炭瓦斯涌出量占总涌出量的30%~40%。

2方案选择

2.1经验分析。在回采该区域的右一、右二工作面时，工作面绝对涌出量为16.7m3/min，相对涌出量为16m3/min，工作面配风1000m3/min，尽管布置了专用排瓦斯巷，可工作面上隅角及排瓦斯巷内瓦斯经常超限，回采时只能以风量及瓦斯定产，根本无法组织正规循环，月产只能维持在2.0~2.8万吨/月。

在回采23#右三工作面时，布置了专用排瓦斯巷，同时采用施工仰角钻孔抽放瓦斯，取得了比较好的效果。尽管瓦斯绝对涌出量达25m3/min，相对涌出量为18m3/t，可瓦斯抽放率达50%~70%，只有30%~50%的瓦斯靠层排及风排排出，所以各作业地点很少出现瓦斯超限现象。

虽然上述抽放效果比较理想，但存在以下问题：（1）钻场间距小，钻孔短，挪动钻机及开孔频繁。（2）仰角大，钻孔在裂隙带的长度短，钻孔的最佳利用率低。（3）钻孔的终孔位置均布置在采空区裂隙带的高浓度瓦斯区内（距回风巷平距15~50m，距煤层顶板10~20m），而裂隙带其它区域内较低浓度的瓦斯得不到控制。（4）如果仍采用右三工作面的抽放方法，右四工作面无法取消专用排瓦斯巷，这将损失1.8万吨优质煤，并多掘送一条800米长的半煤岩巷道。

2.2方案确定。选用大功率钻机，以增加钻孔长度；抬高钻场高度，打近水平钻孔，以增加钻孔利用率；采用大径钻头，密集钻孔，增加钻孔控制面积、增大钻孔流量；对不同来源的瓦斯，采用不同的抽放方法，实现多元抽放，增加采面瓦斯抽放率：（1）在工作面的回风巷内布置顶板高位钻场，近水平走向钻孔。钻场矩煤层顶板8~10m，内错回风巷10~12m，钻场间距130~150m，钻孔长度150~200m，倾角1~3°，终孔位置距煤层顶板16~24m，距回风巷15~60m，每个钻场内布置8个钻孔。选用MK-5型钻机，?准-70mm钻杆，?准-113mm钻头打孔，?准-200mm钻头扩孔。利用这些钻孔抽放裂隙带内高浓度瓦斯区内的瓦斯。（2）在工作面的运输巷内布置仰角钻孔，钻场间距150m，钻孔终孔位置距煤层顶板8~16m，距工作面运输巷20~60m，选用Mk-5型钻机，?准-70mm钻杆，?准-113mm钻头打孔，钻孔长度220~260m。利用这些钻孔，抽裂隙带内低瓦斯区内的瓦斯，实现“应抽尽抽，能抽必抽”。（3）第一个高位钻场距开切眼80m，当工作面推过该钻场时，在钻场下方打3个木垛进行支护，保留该钻场的抽放系统，利用该系统抽放采空区内的瓦斯。当工作过依次推过其它钻场时，仍采用这种方法。（4）取消专用排瓦斯巷。

2.3抽放系统。由于高位钻场近水平钻孔抽放裂隙带内高浓度瓦斯，所以采用流量为60m3/min的YD-Ⅶ型移动抽排泵、?准-300mm管路抽放；留在采空区内的钻场及运输巷内的仰角钻孔，则分别采用流量为40m3/min的YD-Ⅶ型泵、?准-200mm的管路抽放。

3抽放效果及分析

工作面从2008年6月20日开始回采，由于该工作面上长下短，所以开采初期只有回风巷内的高抽钻孔发挥作用；7月中旬运输巷内的仰角钻抽放系统开始运行；8月上旬第一个高位钻场甩入采空区，开始了采空区埋管抽放。三套抽放系统投入运行后，各系统抽放的瓦斯量非常稳定：高位钻场近水平钻孔，8个钻孔抽放瓦斯的混合浓度为25%~40%，抽排纯瓦斯量12~16m3/min；埋管抽采空区内钻场，抽放的瓦斯浓度为9%~13%，抽排瓦斯量3.2~4m3/min；运输巷内的仰角钻孔抽放的瓦斯浓度为8%~10%，抽排瓦斯量1.5~2.6m3/min；风排瓦斯浓度为0.6%~0.8%，排出瓦斯量7~9.2m3/min，采面总抽放率达到65%~70%，抽放效果非常理想。

从以上高抽放数据来看，埋管抽放及运输巷内的仰角钻孔抽排的瓦斯量并不高，但经过现场实验发现：（1）尽管运输巷内的仰角钻孔抽放量少，但如果系统停止抽放，生产班时回风流中的瓦斯浓度达0.8%~0.96%，临近超限，如有煤壁片邦或周期来压时，工作面及回风流中的瓦斯就会超限，回风流中瓦斯最高达1.2%。（2）如果将留在采空区内钻场抽放系统停止运转，停启10分钟后，上隅角、工作面及回风流中的瓦斯迅速升高，半小时后，上隅角瓦斯浓度2.3%，工作面瓦斯浓度1.06%，回风流中瓦斯浓度1.32%。

4经济效益

根据瓦斯不同来源，采用多种方法实现多元化抽放，取得了非常理想的抽放效果，与开采右三工作面时对比。

（1）少支出及增收费用：少掘送一条800m长的半煤岩巷道，费用1500元/米×800=120万元，减少煤柱损失创效：8m×800m×1.95m×1.45h/m3×200元/吨=360万元。（2）多支出费用：维护右三巷费用：1200元/米×800=96万元。增加2台YD-II型移动抽排泵租赁费：2.5×2=5万元×6个月=30万元。损失700m?准-200mm抽排管路费用：160×700=11.2万元。增加600m，?准-2mm抽排管租赁费：20×600×6=7.2万元。（3）采用多元抽放方法治理瓦斯增产1.0万吨/月，该面回采6个月共增产6.0万吨，增产创效：6.0×200=1200万元。（4）采面结束后共创效：120+360+1200-96-30-11.2-7.2=1535.6万元。

结束语：瓦斯抽放这项技术已被大多数矿区逐渐接受，并正被广泛推广应用。鸡西矿业集团所有的高瓦斯煤矿近两年也全部实现了瓦斯抽放，但大多都是采用单一的仰角钻孔抽放或高位近水平钻孔抽放，这种单一的抽放方法对治理绝对涌出量小于15m3/min的工作面还是非常有效的。如果绝对涌出量超过15m/min，甚至达到30m3/min，这种单一的抽放方法就显得力不从心。根据瓦斯来源不同，适时地采用多种方法同时进行瓦斯抽放，即实现多元抽放，则是在不掘送专用排瓦斯巷、减少掘进工程量、减少煤炭损失的情况下，完全依靠抽放来治理高涌出量瓦斯的最有效途径。实行多元抽放，是治理高涌出量瓦斯，消除瓦斯隐患的必由之路。

参考文献

[1]张荣立，何国纬，采矿工程设计手册（下册）[M].北京：煤炭工业出版社，2003.

[2]张国枢.通风安全学[M].北京：中国矿业大学出版社，2000.

作者简介：靳爱江（1968.3.22~），男，河南省虞城县人，黑龙江科技学院采矿专业毕业，现在黑龙江省鸡西矿业集团工作。