曹文杰

（太原华润煤业原相煤矿，山西 古交 030200）

在煤矿灾害中，瓦斯灾害对煤矿的安全生产及职工的生命安全威胁最大，严重制约着煤矿的安全高效的生产。太原华润煤业有限公司原相煤矿属于煤与瓦斯突出矿井，本矿瓦斯治理的重点和难点是02#煤层回采工作面。由于02#煤层下邻近煤层较多，工作面回采期间大量下邻近层瓦斯涌出，加上本煤层涌出瓦斯给工作面在回采期间的瓦斯治理工作带来严峻挑战。因此，对本矿井瓦斯治理技术进行研究十分必要。本文以原相煤矿10200工作面为工程背景，对其展开瓦斯综合治理技术的研究，对矿区的安全生产、经济效益及发展具有重要意义。

1 工程概况

10200工作面位于原相煤矿一采区南翼，南胶带巷东侧，东部为10202采空区，北部为东翼胶带大巷，南部为10208工作面。工作面开采煤层为02#煤，采面倾向长度202 m，走向可采长度540 m；工作面标高+740～+750 m，埋深600～660 m。02#煤煤层平均瓦斯含量约为11 m3/t，平均煤厚1.85 m；采用走向长壁后退式一次采全高全部垮落综合机械化采煤法，采高1.85～2.0 m，平均采高1.95 m，可采储量为0.30 Mt。02#煤煤层与下覆2号煤层的层间距为6 m左右；02#煤煤层绝对瓦斯涌出量7.61 m3/min，自燃倾向等级为Ⅱ类。工作面通风方式采用了“U”型通风，即皮带巷进风、轨道巷回风。工作面在回采过程中必须严格执行防突措施，区域抽采瓦斯经检验达标后，方可安排生产。工作面布置见图1。

图1 10200工作面平面布置

2 瓦斯含量预测分析

原相煤矿02#煤层瓦斯含量（W）具有随埋藏深度（H）增大而加大的整体趋势，遵循线性统计规律，根据获得的瓦斯与埋藏深度规律，整个井田内02#煤层埋深最浅处约450 m，由此推算02#煤层最小瓦斯含量为6.16 m3/t；瓦斯含量西部小，东部大，由西向东逐渐增高，02#煤层最大瓦斯含量东部井田边界附近，最大瓦斯含量约14.50 m3/t。

根据《太原华润煤业有限公司原相煤矿矿井瓦斯涌出量预测（02号煤层）》报告意见书表明：02#煤层生产时，矿井绝对瓦斯涌出量为84.81～105.13 m3/min；其中，回采工作面瓦斯涌出47.65～59.33 m3/min，约占全矿井瓦斯涌出的56%； 掘进瓦斯涌出6.63～7.95 m3/min，约占全矿井瓦斯涌出的8%；采空区瓦斯涌出30.53～37.85 m3/min，约占全矿井瓦斯涌出的36%。在回采工作面瓦斯涌出中，开采层瓦斯涌出19.15～23.95 m3/min，约占整个回采工作面瓦斯涌出的40%； 邻近层瓦斯涌出28.51～35.38 m3/min，约占整个回采工作面瓦斯涌出的60%[1]。

原相煤矿瓦斯治理的重点是02#煤层回采工作面，瓦斯治理的主要问题是解决本煤层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，其中关键点是如何解决下邻近层涌出瓦斯。

3 现场实践

针对02#煤层在开采过程中瓦斯释放情况，决定对10200工作面采用本煤层抽采、下邻近层抽采、裂隙带抽采以及回风隅角抽采等方式进行瓦斯综合治理[2]。采用了高位钻场施工钻孔的方式抽采裂隙带瓦斯，主要方式如下：

1）本煤层抽采

10200工作面本煤层布置的钻孔直径为Ф113 mm，钻孔垂直轨道顺槽和皮带顺槽煤壁布置，钻孔倾角为煤层的倾角，钻孔控制范围为从停采线外20 m布置至工作面切眼，钻孔施工地点分别位于10200皮带顺槽及10200轨道顺槽。皮带顺槽口布置扇形钻孔、钻孔深度100 m左右，工作面顺层钻孔深度130 m、孔间距3 m、孔径Ф113 mm；轨道顺槽钻孔深度75/85 m、孔间距3 m、孔径Ф113 mm。钻孔施工选用ZYW-4000L型煤矿用坑道钻机，Ф75 mm钻杆，配套Ф113 mm钻头施工。抽采钻孔布置见图2。

图2 10200工作面本煤层钻孔

2）下邻近层预采

在10200瓦斯治理巷向工作面方向，每隔5 m垂直煤壁施工一个2号煤层顺层钻孔抽采瓦斯，孔径为Ф113 mm，开孔高度为1.5 m，钻孔倾角为煤层倾角，拦截下邻近层瓦斯涌入02#煤层，一次抽采整个回采工作面区域。下邻近层钻孔进行全程下护孔筛管。抽采钻孔布置见图3。

图3 10200工作面下邻近层钻孔

3）采空区抽采

10200采空区瓦斯抽采选用埋管抽采的方式，利用10200轨道顺槽及10200瓦斯治理巷内Ф426 mm管路埋管至采空区进行抽采，后期改为回风隅角插管抽采，插管深度约为3～5 m。抽采钻孔布置见图4。

图4 采空区埋管抽采

4）裂隙带抽采

10200工作面顶板裂隙带瓦斯抽采钻孔施工地点为10200轨道顺槽高位钻场。每个钻场设计钻孔数10个，孔深197～218 m；钻孔单排布置，开孔间距0.5 m，终孔间距5 m。钻孔设计采用双囊袋进行封孔，封孔长度9 m，封孔深度从钻孔5 m处封至14 m处。

图5 10200工作面顶板裂隙带钻孔

4 效果分析

通过10200工作面瓦斯治理情况进行分析，得到以下效果，大大降低了工作面瓦斯的涌出量，主要从以下几点分析：

1）采前预抽，10200工作面布置钻孔直径Ф113 mm、钻孔间距3 m的顺层钻孔进行采前预抽，平均预抽时间380天，平均吨煤预抽瓦斯量占原煤可解吸瓦斯量比例达到68%[3]。

2）利用瓦斯治理巷在2号煤层中布置倾向钻孔进行下邻近层瓦斯抽采，对采空区采用在上隅角插管进行抽采，同时对裂隙带采用高位钻场布置钻孔抽采裂隙带瓦斯，该方式抽采稳定，比巷帮钻场布置高位钻孔抽采更可靠。各抽采方式中下邻近层抽采量占比最大，其次是裂隙带抽采、再次是回采预抽、最后是采空区抽采，占总抽采量的比例分别为39%、32%、16%、13%，占瓦斯涌出量比例分别约为27%、22%、11%、9%。

5 结语

1）02#煤层回采工作面瓦斯治理的主要问题是解决本煤层瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出，其中关键点是如何解决下邻近层涌出瓦斯。

2）工作面采用本煤层抽采、下邻近层抽采、裂隙带抽采以及回风隅角抽采等方式进行瓦斯综合治理措施，效果良好，降低了工作面瓦斯涌出量，保证了工作面的安全回采。