近距离煤层群采空区上覆煤层工作面瓦斯治理

２ ９
作面． １ １ １ ８ 、 １工作 面在 １ １ ２ ２ ３工作 面 的卸 压保 护 范 围
２ ． ２ ． ３ 回风巷 埋 管抽 采
内开采， 走向长 ８ １ １ ． ５ ｍ， 倾斜长 １ １ ０ ｍ， 煤层倾角平均
在 １ １ １ ８ １回风巷 侧 顶 板 或 上 帮 吊挂 ２条 直 径 分
１ １ １ ８ １ 底抽巷巷道 断面为 ２ ． ４ Ｉ ｌ ｌ × ２ ． ４ ｍ， 在１ １ ２ ２ ３ 回风联巷往 里 ８ ０ ， ２ ２ ０ ， ４ ０ ０ ｍ 处 布置 ３个 钻 场 ， 钻场 底 板高于巷 道 底 板 ０ ． ２ ｍ； 钻场大小 ３ ｍ ×３ ｍ× ２ ． ５ ｍ
的瓦斯治理效果 ， 开采期 间工作面及 回风巷 瓦斯最 大浓度 为 ０ ． ６ １ ％， 瓦斯抽采率达到 ８ ０ ％ 以上． 关键 词 ： 近距 离煤 层群 ； 保护层 ； 工作面 ； 瓦斯治理 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ７ １ ２ ． ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ ４— ５ ８ ７ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ ０ ２ ９— ０ ４
进风巷布孔实现对接 ， 钻孔间距为 １ ｍ， 局部地方进行
钻孔加 密 ， 间隔为 ０ ． ５— ０ ． ８ ｍ． 在无法 施 工长钻 孔 的 区
２ ． ２ ． ４ 底抽巷 抽 采
域采 用普通钻机 打补充短孔 ， 使工作 面抽 采时无盲 区．
２ ． ２ ． ２ 高位 钻场钻 孔抽 采 在 １ １ １ ８ １回风 巷顶 板 每 隔 ８ ０ ｍ， 向顶 板 掘 １ ５—
第２ ８卷 第 ２ 期 ２ ０ １ ３年 ６月
矿 业 工 程 研 究
Ｍｉ ｎ ｅ ｒ ａｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
Ｖｏ １ ． ２８ Ｎｏ ． ２
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ３
近 距 离 煤 层 群 采 空 区上 覆 煤 层 工 作 面 瓦 斯 治 理
斯含量 大 Ｊ ， 加之重 复采 动导致 的瓦斯运移 通道 发育 更 为充分 ， 使 得更大 范围的煤层 瓦斯 向工作 面和采 空 区运
移， 因此 ， 近距离煤层群采空区上覆煤层工作面的瓦斯 治理也应 当重视 ｊ ． 本文 结合贵州 盘江精煤 股份 有 限公 司金佳矿高瓦斯煤层开采的实际情况 ， 介绍 了近距离煤
图３ １ １ １ ８ ， １ 底 抽 巷 及 巷 内上 向 钻 孔 布 置 示 意 图
（ ａ ） １ １ １ ８ １ ｌ回风巷高位 钻场钻孔布置
Ｆｉ ｇ． ３ Ｌａ ｙ ｏ ｕｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ １ １ １ ８ｌ
ｂ ｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｗａ ｙ ａ ｎ ｄ ｌ ａ ｎ ｅ ｔ ｏ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ
层群采 空区上覆煤 层工作面 瓦斯治理技 术．
“ ０” 形 圈是采 空 区 四周 离层 裂 隙发 育 区的形 象 描 述． 由于 “ ０ ” 形 圈的存 在 ， 为 采空 区 以及 上覆 岩 层裂 隙 带 的瓦斯 流动 和储存 提 供 了通 道 和 空 间 ， 是 采 空 区瓦 斯积 聚 的地方 ． 因此 ， 只要 将抽 放钻 孔或 抽放巷 道 打到 采 场 的采 动裂 隙 “ ０” 形圈 内， 就 可 以保 证 钻 孔 有 较 长 的抽放 时 间 、 较 大 的抽放 范 围和较 高的抽 放率 ．
２ ． ３ 工作面 瓦斯治 理效 果 ２ ． ３ ． １ 回风巷 及 上 隅角 瓦斯 浓度
图１ １ １ １ ８ １ 风巷 高位钻场及 内部上 向穿层钻孔布置示意 图
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ ｈ ｉ ｇ ｈ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ
为２ ３ 。 ， 采用走向长壁综采采煤法． 采煤工作面采用 ｕ 型全 风 压 上行 通 风 ， 采 煤 工 作 面 回 采 期 间 配 风 量
为１ ３ ０ ０ ｍ ／ ｍｉ ｎ ．
别为 ５ ０ ０ ， ３ ０ ０ ｍ ｍ 的瓦斯抽采钢管． 并沿上机头第一 架立柱 的上帮 ， 向 回风 巷上 帮构筑 密 闭垛 墙进 行封 堵 ， 封堵完毕后 ， 再将瓦斯抽采钢管插入墙 内进行抽采． 如
２ ０ ｍ左 右 的斜 巷 ， 并 在斜 巷 内设 置 一 个 钻 场 ， 该 钻 场 距 下部 ｌ ８ 一 煤层 垂距 １ ２ ｍ． 在 每 个 钻场 内 向 工作 面
推进的反掘方向， 施工 ４ ８ 个上向穿层钻孔 （ 每个钻场 打８ 排， 每排打 ６ 个钻孔） ， 钻孔直径 ７ ５ ｍ ｍ， 开孔间距 为０ ． ５ ｍｍ， 终孔 间距 为 １ ５ ｍ左 右 ． 如图 １所示 ．
＿ ＼ ＼
～ ～
／ ＼
．
图５ １ １ １ ８ １ 运 输 巷 和 回风 巷 抽 采 瓦斯 浓度 变化 图
１ 卸压 瓦斯运 移通道 及储集
１ ． １ 采动 围岩裂 隙演 化 煤层 开采 后 ， 上覆 岩层 中形 成 ２类 裂 隙 ： 一 类是 随
岩层 下沉 破 断 的穿 层 裂 隙 ， 称为竖 向裂隙 ， 它是 沟 通 上、 下邻 近煤 层 间瓦斯 的通 道 ； 另 一类 则是 随岩层下 沉 在层 与层 之 间形成 的沿 层裂 隙 ， 称为 离层 裂 隙 ， 它使 煤
， 和 回风巷 ｍ ¨ １ １ １ ８ １采 空 区 留管 高位 钻 场 瓦斯 抽 采
浓度 从 ２ ０ １ １ 年 ８月 ～２ ０ １ ２年 ７月 的瓦 斯浓 度 变 化 如
图 ６所示 ． 求平 均值 得 留管 瓦斯浓 度平 均值 为５ ． ７ ８ ％， 高位 钻孑 Ｌ 瓦斯 抽采 浓度 平均 值为 １ ４ ． ７ ４ ％．
３０
瓦斯治理措施 的作 用下 回风巷 瓦斯浓度 基本 上在 ０ ． ３ ％ 以下变化 ， 都符合煤层 回采 的相关标准 ， 如图 ４所示． 工 作 面 回采 ６～１ ２月 回风 巷瓦 斯浓 度 的平均 值 见 表 １ ． 从 数 据 来看 ， 每 个 月 份 平 均 瓦 斯 浓 度 值 均 在 ０ ． ３ ％之 下 ， 瓦斯 治理效 果 很好 ．
２ 工 作 面 瓦斯 治 理
２ ． １ 工作 面概况
岩层产生膨胀变形 ， 从而将瓦斯卸压 ， 并使卸压瓦斯沿 离层 裂 隙 流 动 ¨ Ｊ ． 根 据 煤 层 顶 板 上 覆 岩 层 的 运 动 特
征， 上覆 岩层 下沉稳 定 后 ， 可 将上 覆 岩层采 动裂 隙分 布
贵州盘 江精 煤股 份有 限公 司金 佳 矿 （ 以下 简 称金 佳矿） １ １采 区 中煤 组 ， 包 括 ６层 可 采 煤 层 ： １ ２ ， ｌ ３ ，
道少见． 应用 瓦斯运移理论分析 了近距 离煤层群采 空 区上覆 煤层工作面覆 岩裂 隙通道 及瓦 斯储 集 区． 结合 贵州盘 江精煤股 份有 限 公 司金佳矿的实际情况 ， 提 出顺层钻孔抽采 、 低位巷 抽采 、 高位钻场抽 采、 回风巷埋管抽采相结合 的瓦斯综合抽采 技术， 获得 了良好
ｉ ｎ １ １ １ ８ １ １ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ａ ｉ ｒ ｌ ａ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ
１ １ １ ８ １ 工作面从 ２ ０ １ １ 年 ５月 中旬开 始 回采 ， 在综合
（ 深、 宽、 高） ， 巷道和钻场内均采用全断面锚网支护． 每 个钻场内向上部卸压煤层 打 ４ ２个放射形 网格式钻孔 （ 每个 钻 场打 ６排 ， 每排 打 ７个钻 孑 Ｌ ） ， 钻 孔 直径 打
（ ｂ ） Ａ —Ａ剖 面 图
７ ５ ｍ ｉ ｌ ｌ ， 开孔 间距 为 ０ ． ５ ｍ， 终 孔间距 为 １ ５～ ２ ０ ｍ左 右．
图 ２所示 ．
２ ． ２ 工作 面瓦 斯抽 采
采用 的瓦斯 抽 采方 法 包 括 工 作 面顺 层 钻 孔抽 采 、 高 位钻 场 钻 孔 抽 采 ８ ｊ 、 底 抽 巷 抽 采 和 采 空 区 留 管
抽采 ．
２ ． ２ ． １ 顺层 钻孔 瓦斯抽 采
在１ １ １ ８ ， １ 运输 巷 、 回风巷 沿 巷 道施 工 能覆 盖 整 个
圈 Ｊ ， “ ０” 形 圈 随着 工作 面 的推进 是发 展变 化 的． １ ． ２ 卸压 瓦斯储 集
后， 邻近煤层卸压 ， 通过抽采卸压瓦斯 ， 瓦斯压力和瓦斯 含量都将 大幅 降低， 有 利于邻 近煤 层工作 面 瓦斯 治 理¨ Ｊ ． 但近距离 煤层群开采 条 件下 ， 由于煤 层 较多前已经开采了 １ １ ２ ２ ３ 工作面， 在
１ １ ２ ２ ３ 工作面 瓦斯 治理 中布 置 了走 向高抽 巷 ， 如 图 ３所
示． 在１ １ ２ ２ ３ 工作面开采完以后， 该高抽巷仍然保 留下来 作为 １ １ １ ８ １ 工作面开采的底抽巷 ， 以便抽采来 自下部邻 近煤层 的卸压瓦斯和 １ １ ２ ２ ３工作面采 区的残 留瓦斯．
刘嗣俊 ， 李树 清 ， 颜智 ， 赵训
（ １ ． 湖南科技大学 能源与安全工程究院 ， 湖南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ； ２ ． 贵州省矿山安全科 学研究 院， 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ２ ５ ）
摘
要： 近年 来我 国近距离高瓦斯煤层群开采 瓦斯 防治技术 日渐成 熟， 但关 于煤 层群上 行叠加 开采工 作面瓦 斯治理方 面 的报
采面（ 倾向反向） 的本煤层预抽瓦斯钻孔 ， 为了使钻孔垂 直巷 道布置 ， 并且全部位 于在煤层 中 ， 方 位角定 为 ２ ２ ５ 。 ，
倾 角定 为 ３ ０ 。 ， 钻 孔 长度 不小 于 ６ ０ ｍ， 让 回风巷 布 孔与
图 ２ 回风巷埋管设计
Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｂ ｕ ｉｅ ｒ ｄ ｐ ｉ ｐ ｅ ｒ ｅ ｔ ｕ ｒ ｎ ｒ ｏ ａ ｄ ｗ ａ ｙ