综合瓦斯抽采在XX一矿中盘区薄及中厚煤层群中的应用

综合瓦斯抽采在某矿中盘区薄及中厚煤层群中的

应用

XX

（XX公司，云南 曲靖 655000）

摘要：针对某矿中盘区薄及中厚煤层群高瓦斯含量及和各煤层赋存特征，在论证瓦斯抽采必要性和可行性的基础上，分析提出了相应的井下综合瓦斯抽采方法：利用底板瓦斯抽采巷穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯；利用顺层钻孔预抽回采工作面瓦斯；利用高抽巷抽采上邻近层卸压瓦斯；利用底板瓦斯抽采巷抽采下邻近层卸压瓦斯；采空区埋管抽采瓦斯。并应用于实践，取得了良好效果，中盘区M12煤层工作面抽采率达68.82%，完全满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求，解决了煤层高瓦斯问题和突出问题，为安全采煤提供了有力保障。

关键词：瓦斯抽采；抽采方法；保护层；卸压 中文图书分类：TD32 文献标识码：B

0引言

煤层瓦斯（煤层气）是矿井发生瓦斯爆炸和瓦斯突出灾害事故的根源，瓦斯已成为我国煤矿安全生产的最大隐患，瓦斯也因此被称为我国煤矿安全的“第一杀手”。据统计，中国煤矿瓦斯爆炸事故约占世界瓦斯爆炸事故的40%，历年来因瓦斯事故而死亡的人数，约占煤炭行业工伤事故死亡人数的30%~40%[1]。

近年来，我国提出的治理瓦斯“先抽后采、以风定产、监测监控”的十二字方针，反映了煤矿瓦斯防治的客观规律和基本要求，再加上煤矿安全开采技术装备的全面提升，瓦斯抽采得到越来越广泛的重视和应用。瓦斯抽采具有釜底抽薪、源头治本的作用，可保证工作面瓦斯浓度不超限，使突出煤层卸压消除突出危险性，而且抽出的瓦斯作为一种优质、清洁、高效的能源综合利用，可以变害为宝，改善能源结构，同时保护矿区环境，可以取得显著的经济效益和社会效益。井下综合瓦斯抽采，从抽采对象上分，包括本煤层抽采、邻近层抽采和采空区抽采；从抽采方式上分，包括钻孔抽采、巷道抽采和埋管抽采。

5°，平均瓦斯含量为8.52ml/g。中盘区选择M12中厚煤层作为保护层开采， 上下部煤层得到卸压保护。

2 瓦斯抽采必要性及可行性

2.1瓦斯抽采的必要性

（1）从瓦斯涌出量的大小方面考虑

根据勘探地质报告，各煤层瓦斯含量大，根据瓦斯涌出量预测结果，矿井绝对瓦斯涌出量为79.93～130.48m3/ min。根据有关规定[2]，本矿井必须建立瓦斯抽采系统。

（2）从工作面需风量和最大通过风量方面考虑

本矿井采用综合机械化回采工艺，煤层掘进为综掘工艺，回采、掘进速度快，工作面瓦斯涌出量大。本矿井保护层为中厚煤层，平均煤层厚度1.75m，工作面采高不大，有效过风断面小，工作面稀释瓦斯所需风量大于工作面的实际通过能力，如不考虑抽放本煤层和邻近层瓦斯，难以保证保护层工作面瓦斯不超限。为保证矿井安全生产，降低通风运营成本，增加矿井通风可靠性，完全有必要采取瓦斯抽采措施。

（3）从防止煤与瓦斯突出方面考虑

本矿井属于煤与瓦斯突出矿井，根据有关规定[3]

，必须建立满足防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系统。各煤层瓦斯含量较高，根据行业标准，按本矿井目前的瓦斯勘测情况，采掘作业前必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降

1 富煤一矿中盘区概况

富煤一矿中盘区是本矿井先期开采地段之一，从上至下有可采煤层M4、M7、M9、M12、M13、M15、M16、M18 等, 煤层平均倾角为5°，采煤方法为倾斜长壁，工作面斜长150m。其中M4—— M13 属于上组煤组，M15——M18 属于下组煤组，M9和M12为主采中厚煤层，其余为薄煤层。各煤层平均倾角为

作者简介：XX（1986-），男，汉族，云南曲靖人，助理工程师，本科，主要从事煤矿一线生产和管理工作。Email：XX@qq.com

到0.74MPa以下[4]，也必须进行瓦斯抽采。因此，从防止煤与瓦斯突出的角度来看，也有必要进行瓦斯抽采。

综上所述，从防治煤矿瓦斯灾害和资源利用综合考虑，该矿进行综合瓦斯抽采是必要的。 2.2瓦斯抽采的可行性

（1）抽采瓦斯的可行性一般分为容易抽采、可以抽采、较难抽采三类，其分类依据取决于钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层的透气性系数，如表1。根据煤层气参数井测井报告，M4、M9和M16煤层渗透率分别为218.92md、0.24md和0.80md。其中M4煤层的渗透率异常高，主要是由于该煤层段顶底板的裂隙、层理特别的发育，对测试影响很大，其结果仅供参考。M9煤层的渗透率中等，M16煤层的渗透率较好。根据表1可知，M9、M16煤层均属于可以抽放。

表1 煤层瓦斯抽采的难易程度划分表[5]

分 类

钻孔流量衰减煤层透气性系系数(d-1

)

数(m2

/MPa2

.d) 容易抽采 <0.003 >10 可以抽采 >0.003～0.05 <10～0.1 较难抽采 >0.05

<0.1

（2）中盘区煤层为近距离煤层群，选择M12

煤层作为保护层开采，其余被保护煤层得到充分卸压，煤层透气性系数急剧增加，为抽采卸压瓦斯创造非常有利的客观条件。综上所述，瓦斯抽采是可行的。

3 瓦斯抽采方法

根据矿井煤层赋存特点和矿井初期瓦斯涌出预测，中盘区保护层M12煤层本煤层瓦斯涌出量占16.91%，邻近层瓦斯涌出量占83.08%，主要是上邻近层。掘进工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯和少量围岩瓦斯。中盘区为近距离煤层群开采，选择M12煤层作为保护层，由于M12煤层瓦斯含量大于8m3/t，有煤与瓦斯突出危险，因此，需要对M12煤层的顺槽条带和工作面进行预抽，根据工作面瓦斯涌出源构成，中盘区M12保护层工作面开采时上下邻近层卸压抽采和采空区埋管抽采。具体如下：

（1）穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯

根据采区巷道布置，在M15煤层与M13煤层之间布置专用瓦斯巷，专用瓦斯巷布置在距M15煤层顶板约12～15m处岩层中，在底板巷道施工中，采用边探煤层边掘，以免底板瓦斯抽采巷误穿煤层。在底板瓦斯抽采巷内布置上向穿层钻孔预抽M12煤

层煤巷条带瓦斯。

按《防治煤与瓦斯突出规定》的要求，穿层钻孔终孔于M12煤层顶板0.5m处，巷道轮廓线外上、下帮各15m，单巷掘进钻孔控制的M12煤层条带宽度35m，每排布置钻孔5～6个，双巷掘进钻孔控制的M12煤层条带宽度50m，每排布置钻孔7～9个，终孔间距5～6m，在工作面进、回风巷掘进前预抽M12煤层煤巷条带瓦斯，如图1。

图1 底板穿层钻孔预抽M12煤层煤巷条带瓦斯

（2）顺层钻孔预抽M12煤层工作面回采区域煤体内瓦斯

采用顺层钻孔预抽M12煤层回采区域煤层瓦斯，即在M12煤层工作面运输巷内垂直煤壁布置顺层钻孔，在开采前预抽M12煤层回采区域煤层瓦斯。由于煤巷条带预抽和煤巷掘进瓦斯扩散在回风巷一侧距离煤壁15m范围内可以不必预抽，根据目前煤层钻孔施钻技术，施工煤层钻孔，钻孔长度能够达到130m左右，钻孔间距2～3m，如图2。

图2 顺层钻孔预抽M12煤层回采区域瓦斯

（3）高抽巷穿层钻孔和定向水平长钻孔抽采上邻近层卸压瓦斯

中盘区M12煤层距上部M9、M7、M4煤层平均间距分别为22.30m、48.35m、95.27。在开采M12保护层时，上部M9、M8、M7、M4煤层处于卸压区域内，经预测，上邻近层瓦斯涌出量约占保护层工作面总量的64.14%。为防止上部M9、M7、M4煤层及不可采煤层大量卸压瓦斯涌入M12煤层工作面，在M9煤层顶板约15m～20m的岩层中布置高抽巷。布置钻场下向施工M9煤层布置水平煤层长钻孔，抽采M9、M8煤层卸压瓦斯；在钻场内向上向工作面后方呈扇形布置穿层钻孔，在开采M12保护层时拦截抽放上部M7、M4煤层及不可采煤层的卸压瓦

斯。

向M9煤层施工的水平煤层长钻孔，可布置4～5个；向上施工拦截M7、M4煤层及不可采煤层的卸压瓦斯的钻孔布置6～8个，钻孔终孔间距15～20m，如图3。

图3 高抽巷穿层钻孔和定向水平长钻孔抽采上邻近层卸压

瓦斯

（4）下邻近层卸压瓦斯抽采

M12煤层距下部M13、M15、M16、M18煤层的层间距分别为5.76m、22m、35.8m、43.34m，在开采保护层时，下部M13、M15、M16、M18煤层处于卸压区域内，利用底板瓦斯抽采巷拦截抽采下邻近层瓦斯。

在瓦斯抽采巷内布置钻场，在钻场内向M13煤层的卸压区域布置穿层钻孔抽采卸压瓦斯；在底板抽采巷内向M15、M16、M18煤层施工水平长钻孔拦截抽采卸压瓦斯，如图4。

图4 底板瓦斯抽采巷穿层钻孔+水平长钻孔抽采下邻近层

卸压瓦斯

（5）采空区埋管抽采

在工作面回风巷内埋管抽采M12煤层工作面采空区、上隅角的瓦斯，如图5。

图 5采空区埋管抽采瓦斯

4结语

根据《煤矿瓦斯抽采基本指标》规定，回采工

作面抽采率应大于等于40%，而通过以上综合瓦斯抽采，中盘区M12煤层工作面抽采率达68.82%，完全满足《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求，解决了煤层高瓦斯问题和突出问题，为安全采煤提供了有力保障，同时抽出的瓦斯变废为宝用于发电，取得了良好的经济与社会效益。

参考文献：

[1]胡千庭.煤矿瓦斯抽采与瓦斯灾害防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,2007: 28-29.

[2]《煤矿安全规程》[S].第一版.北京：煤炭工业出版社，2011(2).

[3]《防治煤与瓦斯突出规定》[S]. 国家安全生产监督管理总局令，第19号第14条.

[4] AQ1026-2006，《煤矿瓦斯抽采基本指标》[S]. [5] GB 50471-2008，《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》[S].北京：中国计划出版社，2009.

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qtxw.html