王 晓

(中国煤炭科工集团 北京华宇工程有限公司 西安分公司，陕西 西安 710075)

1 矿井概况

某矿井设计可采储量780.82Mt，矿井设计生产能力8.00Mt/a，服务年限70a，矿井属高瓦斯矿井。矿井采用立井开拓方式单水平开拓全井田，共布置1个综放工作面和1个综采工作面来保证矿井产量。井下共配备4个综掘工作面和2个大巷炮掘工作面，采掘比为2∶6。

2 瓦斯来源

矿井移交时，共布置2个回采工作面，4个综掘工作面和2个大巷炮掘工作面。各瓦斯源的涌出瓦斯占矿井瓦斯涌出比例见表1。

表1 矿井投产时期瓦斯涌出构成分析

3 瓦斯抽采方法的确定

3.1 101盘区工作面采空区瓦斯抽采方法

101盘区工作面采用综采放顶煤采煤工艺，采空区遗煤较多，且在回采2-1煤时，下邻近层2煤的瓦斯涌出量较小，未对下邻近层2煤的瓦斯进行单独抽采，因此，采空区遗煤及下邻近瓦斯极易涌入采空区，对回采工作面造成影响，造成采空区瓦斯量增大，通过采空区埋管和钻孔抽采很难降低工作面瓦斯浓度，设计101盘区工作面采空区采用高位巷抽采和埋管抽采。

3.1.1 埋管抽采

采空区埋管抽采的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯由抽采管路抽走[1]，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅(或微风)引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。

为操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用6m长的铠装软管与主抽采管路连接，将铠装软管插入上隅角，为保证软管吸入口处于上隅角的上部(上部瓦斯浓度较高)，抽采软管与木棒绑在一起，用铁丝吊挂在支架上，为提高抽采浓度，应在上隅角处施工较为密封的挡风墙或袋子墙，提高抽采效果。

采空区埋管抽采是在采空区抽采管路上每隔25m安设1个三通，并安设阀门。在开切眼侧的第1个三通处将直径为108mm铠装软管(支管)与主瓦斯抽采管连接，铠装软管长30m。

随着工作面的向前推进，铠装软管进入采空区内部开始抽采瓦斯，抽采范围为工作面后方5～30m的范围。在三通抽采瓦斯的过程中，需准备下一个三通的铠装软管铺设安装工作，待1号支管进入采空区25m时，2号支管的准备工作必须完成，并随着工作面的推进，2号支管进入采空区，当1号支管全部进入采空区时，2号支管进入采空区5m，此时关闭1号支管阀门，打开2号支管阀门，利用2号支管进行采空区瓦斯抽采，依次类推实现采空区的交替迈步连续抽采。采空区埋管瓦斯抽采如图1所示。

图1 采空区埋管瓦斯抽采平面示意

3.1.2 高位巷抽采

高位巷抽采是指在煤层上部顶板岩层中施工专用巷道，用于抽采瓦斯的方法。高位抽采巷一般将其布置在顶板岩层中(见图2)，若遇特厚煤层也可沿煤层顶板布置(见图3)。由于本矿井101盘区2号煤层平均可采厚度为11.04m，如将高抽巷沿煤层顶板布置，则会造成工作面大量漏风，达不到预期的抽采效果。因此，将高位瓦斯抽采巷布置在煤层顶板岩层中。

图2 高抽巷在顶板岩巷中布置

3.2 102盘区工作面采空区瓦斯抽采方法

102盘区工作面采用综采一次采全高采煤工艺，采空区遗煤较少，且在回采2-1煤时，设计对下邻近层2煤的瓦斯进行了抽采，因此，102盘区工作面采空区瓦斯会相对较小，对102盘区工作面采空区采用高位钻孔和埋管抽采。

图3 高抽巷沿煤层顶板布置

3.2.1 埋管抽采

同101盘区工作面。

3.2.2 高位钻孔抽采

高位钻孔是指在工作面回采过程中，在回风巷每隔一定距离施工1个钻场，向采空区上方施工顶板钻孔，钻孔进入裂隙带，然后封孔进行抽采[2-6]。设计在102盘区工作面回风巷布置1组高位钻孔对采空区进行抽采。高位钻孔布置见图4。

图4 高位钻孔布置

4 采空区抽采巷道、钻场及钻孔布置

4.1 高位抽采巷布置

高抽巷瓦斯抽采效果与层位布置的关系非常密切，在101盘区工作面设计将高抽巷布置在工作面上方20m左右的距离，并与回风巷内错20～30m。设计高抽巷断面为矩形，宽2m，高2.2m，采用锚网支护。

4.2 高位钻孔抽采钻场及钻孔布置

在102盘区工作面布置高位钻孔对采空区进行抽采，抽采钻场布置在工作面回风巷，在钻场内向工作面施工顶板走向钻孔。其抽采范围为工作面前方30～40m的卸压带和工作面后方50～100m的采空区。钻场间距为50m，每个钻场内布置5个钻孔，钻孔施工时应考虑穿越工作面一号回风巷顶部时的垂直间距不小于5m，终孔位置与回风巷的水平距离不小于20m。

4.3 埋管抽采工艺

采空区埋管抽采是在采空区抽采管路上每隔25m安设1个三通，并安设阀门。在开切眼侧的第1个三通(1号三通)处将直径为108mm铠装软管(支管)与主瓦斯抽采管连接，铠装软管长30m。

随着工作面向前推进，铠装软管逐渐进入采空区内部开始抽采瓦斯，抽采范围为工作面后方5～30m的范围。在1号三通抽采瓦斯的过程中，需准备下一个三通(2号三通)的铠装软管的铺设安装工作，待1号支管进入采空区25m时，2号支管的准备工作必须完成，并随着工作面的推进，2号支管进入采空区，当1号支管全部进入采空区时，2号支管进入采空区5m，此时关闭1号支管阀门，打开2号支管阀门，利用2号支管进行采空区瓦斯抽采，依次类推实现采空区的交替连续抽采。

5 瓦斯抽采参数及抽采效果

101盘区工作面采空区抽采布置有高位巷抽采和埋管抽采，高位巷设计抽采负压8kPa，抽采浓度8%～10%，设计混合流量100m3/min；埋管抽采设计抽采负压5kPa，抽采浓度1%～3%，设计混合流量50m3/min。

102盘区工作面采空区抽采布置有高位钻孔抽采和埋管抽采，高位钻孔设计抽采负压8kPa，抽采浓度10%～12%，设计混合流量50m3/min；埋管抽采设计抽采负压5kPa，抽采浓度1%～3%，设计混合流量100m3/min。

根据采用的瓦斯抽采方案，抽采前后采空区的瓦斯涌出量及瓦斯浓度变化见表2。

表2 采空区瓦斯抽采前后对比

6 结 论

根据设计的瓦斯抽采参数条件，通过现场监测发现，盘区回采工作面采空区瓦斯涌出量和风排瓦斯浓度均有明显下降，因此该矿井所采用的采空区瓦斯抽采设计方案合理，能够取得较好的技术经济效果。

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