谭 宝

(西山煤电屯兰矿，山西 古交 030200)

由于我国煤层赋存条件及地层结构较为复杂，采用单一的瓦斯抽采措施难以满足矿井瓦斯治理需要[1～3]。因此，部分矿井采用多方式联合瓦斯抽采技术对瓦斯进行治理，并取得显著的安全效益[4～5]。山西某矿区赋存有多个煤层，属于煤层群开采，现阶段矿井开采煤层均具有突出危险性，矿井针对开采的煤层具有透气性系数低、瓦斯含量及地应力高等特点。针对煤层开展瓦斯联合抽采技术，在瓦斯治理方面取得显著的应用效果。

1 中等距离煤层群瓦斯联合抽采技术

1.1 实施点工程地质概况

山西A矿井为煤层群开采，在矿区内可采煤层有6、8、10、12等煤层，厚度依次为1.8m、3.2m、2.4m、3.7m，层间距平均为42m、30m以及11m，实测的各个煤层瓦斯含量为7.9m3/t、8.6m3/t、10.7m3/t以11.2m3/t。

1.2 立体瓦斯抽采体系设计

矿井西翼一采区开采时将6号煤层作为保护层，在6号煤层采面回风巷内施工走向高位钻孔用以治理本煤层回采工作面采空区瓦斯以及上临近3号煤层瓦斯涌出；8号煤层通过6号煤层卸压以及底板瓦斯抽采巷内布置穿层瓦斯抽采钻孔用以消除8号煤层突出危险性；10号煤层通过6号、8号多保护层开采未卸压，未进行卸压瓦斯抽采消突，采用在底板巷内以及采面回风巷内布置穿层、顺层钻孔对开采区域内煤层瓦斯进行抽采。从而在西翼一采区内形成立体的瓦斯联合抽采模式，具体在西翼一采区见图1所示。

图1 10106回采工作布置的立体综合瓦斯抽采体系

1.3 回采区域预抽以及煤巷条带瓦斯抽采

在10106回采工作面底板瓦斯抽采巷内布置穿层钻孔进行瓦斯预抽消突措施，穿层钻孔在10号煤层内按照5.6m×5.6m网格状布置，预先抽采时间确保在6个月以上，瓦斯抽采率达到40%以上，煤层内残余瓦斯含量降低至6.5m3/t以内。在10106回采工作面回采巷道内布置顺层瓦斯抽采钻孔。顺层孔间距为5.0m，钻孔终孔间重叠10m以上，对于抽采空白带，在底板瓦斯抽放巷内施工穿层钻孔控制，按照8.0m×8.0m网格状布置，布置的瓦斯抽采钻孔孔径在115mm，抽采时间控制在6个月以上，瓦斯抽采率在50%以上，抽采后的煤层瓦斯含量降低至6.2m3/t以内。

1.4 回采期间瓦斯治理

10106回采工作面开采期间采面绝对瓦斯涌出量保持在23m3/min以上，在回采工作面内采用顺层瓦斯抽采钻孔结合底板瓦斯抽采钻孔、高位瓦斯抽采钻孔等综合瓦斯抽采措施，对瓦斯进行治理，抽采钻孔布置方式见图2、3所示。

图2 工作面内抽采钻孔布置示意图

图3 反井瓦斯抽采钻孔布置示意图

在回采工作面内布置的综合瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量达到19～26m3/min，其中高位瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量为11～17m3/min、顺层钻孔、穿层钻孔瓦斯抽采量为6～9m3/min，反井钻孔瓦斯抽采量为1.8～2.9m3/min，通过瓦斯联合抽采，在10106采面开采区域内煤层瓦斯综合抽采率达到60%以上，最大瓦斯抽采率接近90%。

在10106采面生产时回风巷内瓦斯为0.32%，有效解决了临近层以及本煤层瓦斯涌出问题，同时通过布置反井抽采孔，改变了采面采空区瓦斯运移线路，从而有效降低采面上隅角瓦斯涌出及上隅角瓦斯超限问题。

2 远距离煤层群井上下瓦斯联合抽采技术

2.1 实施点工程地质概况

山西B矿井主采3、6号煤层，3号煤厚1.69m、6号煤层厚4.2m，煤层间间距平均73.6m。3号、6号煤层原始瓦斯含量为11.03m3/t、8.62m3/t，瓦斯压力为1.39MPa、1.05MPa，煤层均为可以较难～可抽采煤层。

2.2 井上下瓦斯联合抽采

矿井开采的3号、6号煤层均有突出危险性，6号煤层突出危险性较小作为保护层。在6号煤底板布置底抽巷施工穿层钻孔、在回采巷道内布置顺层钻孔抽采瓦斯，在高抽巷内施工穿层钻孔对3号煤层煤卸压瓦斯进行预抽，在地面布置采动井对上覆3号煤层瓦斯涌出进行抽放，从而形成井上下联合抽采瓦斯模式。具体在6501采面井上下瓦斯联合抽采技术布置形式见图4。

图4 井上下瓦斯联合抽采布置示意图

2.2 保护层开采工作面区域瓦斯治理效果

通过在6号煤层内布置穿层钻孔进行区域消突，钻孔孔径设计为108mm、钻孔按、5.0m×5.0m网格布置，抽采孔瓦斯抽采时间保持在6个月以上，瓦斯抽采率达到40%以上，煤层内残余瓦斯含量降低至6.5m3/t以内，可以满足区域消突需要。

在回采工作面回采巷道内布置顺层钻孔进行本煤层瓦斯抽采，钻孔间距为5～10m，终孔压茬20m，孔深、孔径分别为120m、108mm，钻孔抽采时间在6个月以上，瓦斯抽采率在45%以上，煤层残余瓦斯含量在6.3m3/t以内，表明采用的区域消突措施有效。

2.3 保护层开采期间卸压瓦斯抽采

在6501采面顶板瓦斯抽采巷内布置穿层钻孔抽采3号煤层卸压瓦斯，钻孔间排距为20m、40m，孔径为108mm，终孔位于3号煤层顶板0.5m处，具体布置的穿层钻孔见图5。

图5 穿层钻孔布置示意图

2.4 地面瓦斯抽采

在6501采面对应地表中部布置6个地表钻孔，间距均为230m，其中1号地面钻孔距离切眼50m、6号地面钻孔距离采面停采线220m，钻孔深度在520m，孔径177.8mm，终孔在6号煤层顶板上方15m位置处。

在6501采面回采时瓦斯涌出量在16～43m3/min，其中在回采巷道内布置的顺层钻孔、采空区埋管抽采到的瓦斯量分别为1.9m3/min、1.5m3/min，顶板布置的高位瓦斯钻孔抽采量在2.6m3/min。地面布置的抽采钻孔单孔抽采量在4.5～8.3m3/min，6台抽采钻孔总计抽采量合计为33.2m3/min，其中抽采的3号煤层卸压瓦斯站总抽采量64%左右。

3号煤层瓦斯抽采率平均达到45%，可以消除3号煤层突出危险性；6501采面煤层瓦斯抽采率在69%以上，回风巷内瓦斯浓度在0.28%。

3 总结

1)对于中等距离煤层群采用底板瓦斯抽采巷结合本煤层钻孔、高位瓦斯钻孔以及反井钻孔等瓦斯联合抽采技术可以有效对瓦斯进行治理。当临近层未卸压或者卸压不充分时，回采工作面采用高位瓦斯抽采钻孔结合底板穿层瓦斯抽采钻孔、反井抽采等方式可以确保回采工作面安全生产。

2)对于远距离煤层群下保护层开采方式时选用底板穿层钻孔结合本煤层钻孔、顶板瓦斯抽采钻及地面钻孔方式等井上下联合瓦斯抽采方式，可以取得显著瓦斯治理效果。