基于沿空留巷瓦斯抽采技术探究和实践

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1、基于沿空留巷瓦斯抽采技术探究和实践　　【摘要】随着我国煤矿开采深度的逐年增加，瓦斯含量逐渐增大且赋存异常，回采工作面瓦斯超限问题严重威胁着煤矿的安全生产，而沿空留巷则是解决工作面瓦斯超限问题的最有效途径。本文以顾桥矿1115（1）回采工作面为例，通过在工作面回采后的沿空留巷内施工顶板穿层钻孔和顶板走向钻孔，解决了邻近层及采空区瓦斯向采煤工作面集中涌出问题，降低了回采工作面及上隅角瓦斯浓度，保障了工作面的安全生产。【关键词】沿空留巷瓦斯抽采穿层钻孔走向钻孔1引言7对于高瓦斯矿井来说，回采工作面大量的瓦斯涌出是制约安全生产的主要因素之一[1]。随着我国煤矿开采深度的逐年增加，瓦斯含量逐渐增大且赋

2、存异常，回采工作面瓦斯超限问题严重威胁着煤矿的安全生产，而沿空留巷则是解决工作面瓦斯超限问题的最有效途径。沿空留巷技术是我国采煤技术的一次重大技术变革，完全取消了区段煤柱，提高了煤炭资源的回采率，降低了巷道的掘进率，改善了矿井生产条件，有利于生产的集中化[2～4]，尤其对开采高瓦斯煤层的矿井而言，工作面采用沿空留巷技术为“Y”型通风方式提供了必要条件，解决了高瓦斯煤层工作面“U”型通风上隅角瓦斯积聚与超限问题，同时为实现高瓦斯矿井煤气共采一体化提供了技术保障[5～6]，其技术优势和经济效益显著。2工作面瓦斯情况3抽采钻孔布置方案及参数设计1115（1）综采工作面是顾桥矿第一个沿空留巷Y型通风

3、工作面，为减小采空区向工作面的瓦斯涌出量，减轻风排瓦斯量，根据首采面开采过程中的岩层活动规律，决定在1115（1）工作面回采过程中采用顶板穿层钻孔和顶板走向钻孔抽采采空区和上临近层瓦斯。煤层在开采的过程中，由于受采动影响，煤层的顶板和底板的围岩产生裂隙，特别在采空区上方形成冒落带和裂隙带，造成邻近煤层特别是上临近层的卸压，引起瓦斯的解吸和流动效应，邻近煤层与围岩中的大量卸压瓦斯，通过层间的裂隙涌向开采层的回采面，利用顶板穿层钻孔抽采上临近层特别是13-1煤层瓦斯可减小其向采空区的涌出量。7煤层开采后的上覆岩层形成两类裂隙，一类是离层裂隙，另一类是竖向破断裂隙。工作面回采初期随着工作面推进，离

4、层裂隙不断增大，采空区中部离层裂隙最发育；工作面采过一定距离以后，采空区中部离层裂隙趋于压实，离层裂隙下降，而采空区两侧特别是轨顺留巷侧离层裂隙仍能长期保持，从而在采空区上边缘沿走向方向上存在一连通的离层裂隙发育区。该离层裂隙发育区的存在，为采空区积存的高浓度瓦斯和上覆卸压煤岩层的卸压瓦斯流动提供了流动通道和空间，是采空区高浓度瓦斯富集区域。利用顶板走向钻孔抽采这富集区高浓度瓦斯，能够有效减小采空区向工作面的瓦斯涌出量。钻孔布置方案及参数设计如下：（1）顶板穿层钻孔。顶板穿层钻孔布置原则：钻孔在工作面煤层回采后沿空留巷内施工，钻孔的倾角应小于采动卸压角，对缓倾斜煤层，钻孔倾角不大于80°，倾

5、角确保钻孔穿过顶板裂隙带上部，穿过13-1煤层。钻孔直径不小于90mm，每组抽采钻孔数量2个，抽采钻孔组间距5m，见表1。（2）顶板走向钻孔。走向顶板钻孔布置原则：钻孔在工作面煤层回采后沿空留巷内施工，走向顶板抽采瓦斯钻孔的倾角应小于采动卸压角（缓倾斜煤层倾角不大于80°），倾角确保钻孔在顶板冒落后不会断开且位于裂隙带上部，钻孔终孔位置位于11-2煤层顶板接近13-1煤层的稳定的砂岩内。（3）初采时钻孔布置。初采时从切眼北10～30m处回风巷内施工顶板走向钻孔，每5m施工1组，每组4个孔，钻孔终孔位置距回风巷平距18～33m，距11-2煤层顶板法距50-60m。钻孔直径不小于90mm。钻孔具

6、体布置参数见表2。7（4）沿空留巷后正常回采时钻孔布置。顶板走向抽采瓦斯钻孔布置的参数选取为：钻孔终孔倾向投影距离20～40m，距11-2煤层顶板法距45-55m的稳定砂岩顶板内。走向顶板抽采钻孔直径不小于90mm，每组抽采钻孔数量2个，抽采钻孔组间间距5m，钻孔具体布置参数见表3。工作面瓦斯抽采钻孔布置如图1所示。4瓦斯抽采系统的确定4.1抽采方法的确定因本煤层瓦斯和邻近层的卸压瓦斯进入工作面采空区，并随着工作面漏风涌入工作面。因此确定的工作面采用采空区抽采和邻近层抽采方法为：①采用沿空留巷顶板走向钻孔抽采采空区瓦斯，沿空留巷穿层钻孔抽采邻近的13-1煤层卸压瓦斯；②顶板走向钻孔抽采：从沿

7、空留巷段向工作面顶板施工钻孔，抽采采空区裂隙带瓦斯；③轨道顺槽穿层孔抽采：从轨道顺槽回风侧施工13-1煤层穿层钻孔，抽采13-1煤层瓦斯，减少向采空区的瓦斯涌出量。4.2抽采量设计4.3抽采系统工作面采用地面永久抽采系统和井下移动抽采系统抽采瓦斯，地面永久抽采系统设2BE3720（2BEF72）瓦斯泵4台，2用2备。2BE1505瓦斯泵2台，1用1备。11-2井下移动抽采系统设2BE1353瓦斯泵2台，1用1