霍晓林

(山西冀中能源集团矿业有限责任公司 ，山西 太原 030006）

1 区域概况

万峰矿位于山西省霍西煤田汾孝矿区东部，孝义市南约10km处，行政区划属孝义市下栅乡。矿区地势平坦，交通条件便利。设计生产能力120万t/a，设计服务年限69.8年，矿区面积16.1463km2，资源总量2.1032亿t，设计可采储量1.053亿t，其中1#煤层全井田可采，9#、10+11#煤层全井田可采。

目前，万峰矿批准开采1#煤层，煤层厚1.03～2.37m，平均厚度1.56m，煤层平均倾角为3°，结构简单为炼焦用煤，1#煤层上部平均5m处为1#上煤层，1#上煤层平均厚度为0.8m。万峰矿1#煤层瓦斯含量为8.11m3/t～11.56m3/t，可解析瓦斯含量6.24～9.36m3/t。瓦斯压力为0.21～0.56MPa。

本矿井瓦斯抽采系统采用地面永久抽放，2BEC 67水环式真空泵（配套电机功率450kW）4台（两台高负压两台低负压），单台流量370m3/min；P2620真空泵（配套电机功率800kW）2台（低负压），单台流量630m3/min；均实现了一运一备。

2 抽采方法及参数设计

2.1 回采工作面本煤层抽采

2.1.1 钻孔布置

回采工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯的抽采方法，分别在上顺槽、下顺槽每隔5m施工一个钻孔，覆盖整个工作面（上顺槽第一个钻孔距切眼东帮5m，下顺槽第一个钻孔距切眼东帮2.5m），钻孔孔径为94mm，长度为85m，钻孔角度为3°。回采工作面上巷自开切眼里2.5m（下巷为5m）开始施工本煤层瓦斯抽采钻孔，至工作面停采线外20m结束。顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯钻孔布置示意图如图1所示。

图1 回采工作面顺层钻孔布置示意图

2.1.2 封孔工艺

本煤层抽采钻孔采用“两堵一注”封孔方式，封孔深度15m，封孔管为直径63mm的阻燃、抗静电软管[1]。

2.1.3 抽采管路管理

在工作面的推进至钻孔距工作面切眼30m时，抽采钻孔将进入卸压区进行卸压抽采，随着抽采管路不断变短，需将靠近切眼的管路逐段卸开，并使用法兰片对端头进行密封[2]。在工作面在回采时，上下巷需进行大约30m的超前支护，为保证工作面的正常推进，需提前拆除管路，并在抽采管末端特制一段2～3m长的短管，与靠近工作面的钻孔用软管相连，钻孔报废后向前移动短管，保持短管始终在抽采管路的末端，处于瓦斯积聚区域，保证工作面本煤层钻孔可以抽取大量的卸压瓦斯，使本煤层边采边抽取得较好的抽采效果[3]。

2.2 回采工作面邻近层抽采

工作面邻近层抽采采用高位钻孔进行抽采，高位钻场设在1#上煤层，通过打设顶板钻孔及1#上煤层本煤层预抽钻孔，把回采工作面采空区上部裂隙带中的瓦斯抽出[4]及1#上煤层瓦斯进行预抽。

根据矿井近几年矿井抽采经验，设计在回风顺槽内每70m布置一个高位钻场，每个钻场内布置15个钻孔的走向高位钻孔，分3排布置，单排钻孔终孔间距为10m，每排布孔5个。3排钻孔终孔点分别落在煤层顶板向裂隙带的位置，顶板钻孔钻场间钻孔压茬30m[5]。为进一步减少回采期间采空区瓦斯涌出，在高位钻场内施工1#上煤层本煤层预抽钻孔，钻孔布置1排17个本煤层钻孔，钻孔终孔间距为5m，回风顺槽所有高位钻场及钻孔必须在工作面回采前全部完成施工。高位钻孔抽布置方式如图2所示。

图2 回采工作面邻近层钻孔布置示意图

2.3 采空区埋管抽采

2.3.1 老采空区

矿井1号煤层开采后，老采空区瓦斯涌出量较大，是矿井主要瓦斯来源之一[6]。为了防止其向其它采掘空间涌出瓦斯，设计进行老采空区瓦斯抽采。在密封采空区时，打密闭墙向采空区内插管，1号煤层老采空区瓦斯抽采示意图如图3所示。

1号煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类，根据《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》，1号煤层进行采空区瓦斯抽采时，设计在距离抽采地点80m的管道上安装一组自动喷粉抑爆装置，火焰传感器距离抑爆装置60m。

图3 1号煤层老采空区瓦斯抽采示意图

2.3.2 现采空区

在工作面回采时，上邻近层涌出的瓦斯，随着工作面的推进1#上煤层随着顶板冒落进入采空区，然后再进入顶板冒落带或裂隙带，最后通过高位钻孔实现抽采。但对于开采近距离煤层群，上邻近层瓦斯涌出量较大的煤层，由于煤层间距较小，1#煤层开采对顶板岩层破坏程度较高，造成大量瓦斯很快释放并涌入采空区，给通风管理和瓦斯抽采带来压力。

根据矿井回采工作面试验了“双埋管法”对上隅角和采空区瓦斯进行抽采，根据生产期间统计，采用“双埋管法”大流量抽采效果较好，有效解决了上隅角瓦斯浓度偏高的问题。

1）上隅角浅埋抽采。在回风顺槽铺设一趟管路，对上隅角进行埋管抽采，埋管深入采空区切顶线以里的最深距离控制在10m以内。

2）上隅角深埋抽采。在回风顺槽铺设一趟管路，对上隅角进行埋管抽采，埋管深入采空区切顶线以里的最深距离控制在20m以内。

回风巷上隅角埋管抽采示意图如图4所示。

图4 1105回采面上隅角双埋管法抽采示意图

3 结 语

随着矿井深部开采，煤层瓦斯含量不断增大，为了将工作面回采期间的瓦斯浓度降到安全值以下，针对万峰矿1105综采工作面瓦斯涌出情况，提出回采工作面本煤层抽采、回采工作面邻近层抽采与采空区埋管抽采瓦斯综合治理工艺，有效地控制了工作面上隅角瓦斯积聚和采空区瓦斯向工作面大量涌出的情况，保证了回采工作面的安全生产。