寿阳地区81#煤低透气性煤层瓦斯抽采技术实践与探索

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【摘 要】阳煤集团控股的平舒煤业属新建矿井，开采81#煤时发生瓦斯动力现象，严重制约了掘进速度，影响采掘衔接。后本矿决定掘进期间采用抽放技术治理瓦斯，后扩展到采煤工作面进行抽放。经过不断的试验改进，取得良好效果，也使本煤层抽放技术的应用趋向成熟。81#煤层瓦斯抽放技术，结合四位一体防突措施，成功地为寿阳地区利用抽放技术开采低透气性煤层，积累了成熟的经验。

【关键词】瓦斯；抽采工艺；抽放技术

山西平舒煤业有限公司温家庄煤矿为阳煤集团控股的新建矿井，设计能力为0.90Mt/a，目前开采81#煤，2007年5月21日在南二正巷掘进时发生瓦斯动力现象，经鉴定为煤与瓦斯突出煤层。

一、矿井状况

温家庄井田位于寿阳县北部的温家庄乡盘湾底村至灵芝镇界石村一带，井田面积约27.9km2。太原组及山西组为本井田主要含煤地层。本井田内煤层赋存稳定，主采81#煤，煤质为无烟煤和贫煤，均厚1.83m，平均倾角5度左右，为缓倾斜煤层。开采时上邻近层3#、4#、6#煤，下邻近层有82#、12#煤瓦斯将会涌入采场空间。

本矿采用倾斜长壁综采一次采全高方法，后退式开采，全部垮落法管理顶板。煤科总院抚顺分院分源预测法测定，81#煤瓦斯含量为12.89m3/t，透气性系数为0.1281（m2/Mpa2·d），钻孔百米流量衰减系数为0.3209（d-1），综合评价81#煤层属较难抽放煤层。

二、抽采技术的试验

1、掘进期间抽采技术的试验

2007年3月份本矿改变以往炮掘工艺，开始使用综掘机掘进煤巷顺槽，瓦斯涌出量高达5.5m3/min，利用风排难以有效治理瓦斯，开始进行掘进期间抽放试验，即施工钻场并向正前打长钻孔接管进行抽放。

2、首采面本煤层瓦斯抽放的试验

首采面在采用邻近层钻孔抽放瓦斯的同时，利用掘进期间的钻场向煤体打扇形进行提前抽放瓦斯。

三、81#煤抽采应用技术的逐步改进

1、邻近层钻孔工艺技术的改进

原设计中小直径钻孔参数：开孔直径∮94mm，钻孔角度：上仰13o～19o，钻孔长度30m。采煤过程中，大部分小直径钻孔抽出瓦斯浓度在2～10%之间，且衰减较快。分析小直径钻孔均打在冒落带，采面采过后顶板塌落切孔所致。而大直径钻孔抽放效果较好，抽放浓度在40～86%之间。故改进小直径钻孔工艺，加大钻孔直径，提高钻孔上仰角，加大钻孔间距，在第二个工作面试验时取得了成功。

2、边掘边抽工艺的探索改进

在顺槽掘进期间，原有60米钻孔预抽时间较短，效果不佳。后改进工艺，增大单边钻场间距，最大为80m，钻孔改为90m以上。后在双巷掘进期间及时沿煤头开横贯，然后在横贯内摆上钻机，沿掘进方向施工90m深长钻孔，并接管抽放，变单巷双耳钻场为单巷单耳钻场。

在实践过程中，存在双巷掘进一条巷超前于另一条巷较远情况，这时采取超前巷道停掘，摆上钻机向煤头正前施工6个90米深长钻孔，接管抽放3～7天的措施。等另一条巷跟上来后，再拆管开掘，效果显著。同时要求正巷掘进超前于副巷，试验采用手持气动钻机，由正巷向副巷施工煤柱钻孔，预抽副巷瓦斯，钻孔间距3m、孔深25m。

3、采煤面本煤层抽采工艺的改进

除施工本煤层扇形钻孔外，工作面进回风顺槽全部施工本煤层间距3米的平行钻孔，消除打钻盲区。

四、抽采技术的成形

现平舒煤业温家庄矿81#煤层瓦斯抽放技术已自成体系，结合四位一体防突措施。

1、成形的抽采工艺

回采工作面邻近层抽放：在工作面尾巷向邻近层施工钻孔进行卸压抽放，钻孔采用高低孔间隔变化布置。设计高位钻孔直径200mm，角度340-390，钻孔长度60m，低位钻孔直径∮133mm，角度240-270，钻孔深度45m，高低位钻孔间距25m。

回采工作面本煤层抽放：在工作面进回风巷分别施工对向平行顺层钻孔，钻孔间距3m，长度120m，直径94mm，钻孔压茬20m以上，进行本煤层预抽，预抽时间不少于6个月。

掘进工作面本煤层抽放：正巷掘进期间，在巷道右侧（或左侧）施工单耳状钻场，预抽掘进正前90m范围的本煤层瓦斯，钻场间距60m，每个钻场沿掘进方向布置8个直径75mm抽放钻孔，孔深90m，钻孔压茬30m。双巷掘进由于副巷施工通风横贯，副巷滞后正巷一般在120m以上，采用由正巷向副巷施工平行钻孔进行预抽，钻孔间距3m，直径∮75mm，孔深25m，钻孔完成1个，立即进行封孔并抽放。

2、严格的防突技术措施

回采面预测数据超限时，在工作面切巷向推进方向施工短壁卸压钻孔，孔径74mm，孔深12m，间距3m，只准推进7m，预留5m的措施超前孔。当掘进面预测有突出危险性，在掘进面按要求布置6个卸压排放钻孔，直径∮75mm，中间孔深20m，两侧孔深21.5m，施工一次钻孔只准掘进8m，保证钻孔超前距不少于12m。

五、抽放技术成熟应用于81201采煤面的具体效果

81201工作面煤层走向长1056m，倾向长200m，煤厚1.78m，煤体瓦斯含量在630.69万m3以上。为81#煤层中布置的第三个工作面，2008年11月初采。

在81201回风掘进期间，即开始施工本煤层顺层钻孔，共施工钻孔数310个，钻孔进尺34100m。初采前回风顺槽已进行5个月的本煤层抽放，统计数据表明共计抽放瓦斯量达143.58万m3， 计算达到本煤层含量的22.76%，瓦斯含量从12.89m3/t，下降到9.95m3/t。截止到2009年5月底，本煤层抽出瓦斯总量在223.56万m3，计算达到本煤层含量的35.45%，也即吨煤瓦斯平均抽放了4.57m3/t，降到8.32m3/t，接近安全规程规定8.0m3/t以下煤层基本不突出要求。

由于本煤层顺层钻孔到位，并利用高负压瓦斯泵抽放；同时在81201工作面尾巷施工高低位邻近层钻孔，抽放邻近层瓦斯；另配风量不少于2500m3/min风，利用风排排放瓦斯，通过以上三种方法，81201工作面虽然瓦斯涌出量能达到85m3/min以上，但得以顺利开采。前6个月平均每月推进102m，日均3.4m，最高记录为1月28日开采4496吨近12刀煤，日推进度达到7.2m。整个割煤期间，回风瓦斯平均在0.5～0.96%之间，尾巷瓦斯在1.23～2.17%之间，没有过报警断电现象。开采至今最高月份产量达到10.82万吨。

六、采煤工作面本煤层抽放的努力方向

加大抽放时间，至少抽放一年；其次是加大钻孔密度，或增大钻孔直径；其三是推行跳采。

七、结语

在将近两年多的实践中，我们认为抽采是解决寿阳地区81号煤开采期间瓦斯大的根本方法，要想达到理想效果，必须加强抽放管理。

作者简介

王京明，男，1975年出生，1997年毕业于中国矿业大学，现从事煤矿安全工作。