平煤首山一矿瓦斯综合治理技术研究

能源与环保

China Energy and Environmental Protection

Vol. 39 No. 6 Jun.

2017

平煤首山一矿瓦斯综合治理技术研究

赵晓举

(河南平宝煤业有限公司，河

南许昌

461716)

摘要：为有效解决平煤集团首山一矿特定煤质特征条件下综采工作面开采过程中瓦斯异常涌出的技 术瓶颈，提出高突矿井“一面七巷”瓦斯综合治理技术，即除传统的进风平巷、回风平巷和中间煤巷之 外，布置专用的风巷抽放巷、中间煤巷抽放巷、运输巷抽放巷和高位抽放巷。通过布置低位巷穿层钻 孔掩护煤巷快速掘进，配合本煤层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯掩护采面安全回采。实践表明，采用该 综合治理技术后，最大限度地缓解了回采工作面上隅角瓦斯积聚，实现了高瓦斯矿井安全高效生产，可为相关地质条件矿井瓦斯治理提供参考。

关键词：高瓦斯;综合治理；“ 一面七巷”；穿层钻孔；高抽巷道

中图分类号:TD712.6

文献标志码:A

文章编号：1003 -0506(2017)06 -0048 -04

Study on the comprehensive gas control technology in Shoushan No. 1 Coal Mine

of Pingdingshan Coal Industry Group

Zhao Xiaoju

(Henan Pingbao Coal Industry Limited Company,Xuchang 461716,China')

Abstract：In order to

effectively solve the technical problems in Shoushan No. 1 Mine of Pingdingshan

quality characteristics and the abnormal gas emission in fully-mechanized coal mining working face,the g named \" one working face with seven roadways\" was proposed and put into applications in the high outburst mine. That is,besides the traditional roadway(i. e. main gate,tailgate and the middle gate) ,some special drainage roadways at different locations have been drawn to build as follows ： special gas drainage roadway, middle coal drainage roadway, drainage roadway of transpgas drainage roadway. Layer-through holes in low level roadway were used to shield the speedy simultaneously with boreholes in coal seam being mined，to shield the safe coal winning of working showed that，by using the integrated control technology，gas accumulation in the upper corner of mining face was reducedsafety production was achieved in the complex geological condition. The comprehensive technology presentuseful references for other coal mines with similar geological conditions.

Keywords ：high gas；comprehensive management；\" one working face with seven roadways\" ；layer-through boreholes；high-level drainage roadway

量基础研究及有益的工业性实验[-0]，但受地质赋 存条件、开采规模影响，对瓦斯渗流规律的认识仍然 不是十分清楚，直接导致现有技术仍不能有效地解 决复杂条件下瓦斯异常突出，特别是上隅角瓦斯积 聚的技术难题。就瓦斯抽采技术而言，合理的巷道 布置形式和空间位置选择直接关系到高瓦斯矿井的 瓦斯治理效果。因此，研究复杂地质条件下高瓦斯 矿井合理巷道布置形式具有重要的现实意义[1148]。

〇引言

国有重点煤矿中，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井占

比在50%以上，且该比例随着浅部优质煤炭资源开 采向深部发展呈现上升的趋势[1-]。作为井工矿井 开采的主要潜在危害，瓦斯涌出及瓦斯爆炸已经上 升为造成特重大事故的主要诱因。国内外相关高校 和科研院所就瓦斯预测预报和抽采抽放技术展开大

收稿日期 1016-12-29;责任编辑：陈朋磊 DOI:10.19389/j.cnki. 1003 -0506.2017.06.009基金项目：国家“十二五”科技支撑计划（2012BAK09B01)作者简介:赵晓举（97—），男，河南郏县人，高级工程师，硕士，2009年毕业于河南理工大学，主要从事煤矿现场安全技术工作。引用格式:赵晓举•平煤首山一矿瓦斯综合治理技术研究[J].能源与环保，2017,39(6)

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Zhao Xiaoju. Study on the comprehensive gas control technology in Shoushan No. 1 Coal Mine of Pingdingshan Coal Industry Group[J]. ChinaEnergy and Environmental Protection ,2017,39 (6) ：48-51,56.

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赵晓举:平煤首山一矿瓦斯综合治理技术研究

第39卷

首山一矿于2002年8月经国家发改委批准立 项开工建设，由中平能化集团和上海宝钢集团共同 出资建设。首山一矿为平煤集团主力生产矿井，属 于高瓦斯突出矿井，设计生产能力2.4 Mt/a。传统 的巷道布置形式（U型、Y型和双U型）无法有效解 决瓦斯治理的技术难题，特别是工作面上隅角瓦斯 积聚的问题长期制约工作面的安全生产[192]。为 此，在现有瓦斯治理的基础上，首山一矿首次提出 “一面七巷”的瓦斯综合治理技术，改变传统的高瓦 在工作面开采前，通过布置在瓦斯抽放巷内的 成组穿层钻孔并联网预抽煤层内瓦斯。每组含11

个钻孔，距巷道两帮15 m以上，组间距4. 8 m，瓦斯 抽放巷防突治理范围超前煤层掘进工作面不低于 200 m。针对己组煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤 体破坏程度高、自喷能力强的特点，在穿层钻孔的基 础上，使用水力割缝技术消突。通过高压水射流切 割钻孔周围煤体，使钻孔周围煤体的应力和瓦斯处 于不稳定状态，钻孔周围煤体得到充分卸压，煤层透 斯矿井巷道布置方式，有效控制了工作面瓦斯积聚， 实现了矿井安全高效开采。

1

试验工作面概况

己1+1-12061综采工作面位于己二采区西翼中

部，采面东邻中央回风井，西至采区边界F8断层，北 面为白石山背斜第三区段，以南为正在施工的 己1-7-12081采面。对应地面位置为尖山村。平均 开采深度780 m，采高4.8 m，煤层倾角8° ~ 12°，走 向长1 297 m，工作面长度240 m，煤层最大瓦斯含 量12. 06 m3//瓦斯压力平均2. 4 MPa，最大6. 61 MPa，开采过程中矿山压力显现明显。正常巷道掘 进过程中，相对瓦斯涌出量为12.04 m3//原始瓦斯 压力为1. 5 MPa。工作面绝对瓦斯涌出量为15 ~22 m3/min,若不采取有效措施，将直接影响到矿井的 安全高效开采。

2 “一面七巷”瓦斯综合治理技术

为解决现有瓦斯异常的生产实际，在充分调研 和对比试验的基础上，提出“一面七巷”瓦斯综合治 理模式。己1-7-1061回采工作面共布置7条巷道， 即除传统的进风平巷、回风平巷和中间煤巷之外，布 置专用的风巷抽放巷、中间煤巷抽放巷、运输巷抽放 巷和高位抽放巷，具体巷道布置形式如图1所示。

图

1己U7-12061采面布置示意

Fig. 1 Layout of 15_17

-12061 working face

2.1穿层钻孔预抽煤层瓦斯

气性系数大幅度增高，促进瓦斯解吸和排放，消除工 作面煤层的突出危险性。2.2顺层钻孔预抽煤层瓦斯

针对己煤层瓦斯含量和实际生产地质条件， 采用顺层（本煤层）钻孔预抽回采区域煤层瓦斯。 设计瓦斯抽采半径为2.5 m，具体施工时从切眼向 外15 m到终采线区域煤层施工顺层钻孔，控制整个 开采区域。钻孔垂直角平行于巷道煤层顶板，水平 角为0° (垂直巷道帮），开孔位置距巷道底板2. 25〜2. 45 m，孔间距不大于2. 4 m，钻孔施工深度不小于 60 m。运输巷由巷道上帮开孔，中间煤巷由巷道上 下两帮分别开孔，向工作面回采区域相向施工顺层 钻孔，风巷由巷道下帮开孔。每个钻孔封孔后用抽 放软管与矿井抽放系统相连接，进行煤层瓦斯抽放， 实现工作面回采区域煤层的瓦斯治理，钻孔布置如 图2所示。

^f 盛

运I90ZI-s-st rn

图

2

己

15_17-12061采面顺层钻孔布置示意

Fig. 2 Layout of drainage holes on W 15_17-12061

working face

2.3高抽巷抽采邻近煤层及采空区瓦斯 2.3.1高抽巷层位选择

为加强瓦斯治理强度，提高瓦斯抽采效果，最大

限度地抽采邻近层及采空区瓦斯，采面高抽巷布置 剖面如图3所示。设计巷道断面，巷道距煤层顶板 14 ~17 m,距风巷平距20 m。使用地面栗站抽米系

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统，利用小500 mm抽采管路密闭抽采采空区瓦斯。 受矿山压力显现作用影响，回采过程中上覆顶板周 期性垮落，高抽巷直接与采空区连通，使得采空区瓦 斯直接流人高抽巷密闭区域，通过密闭处铺设的抽 采管路排出采煤工作面。

风巷上出口顶板完整情况、掐接抽放管路以及挪移 封堵墙程序等均有直接关系，任何一个环节出问题， 采面瓦斯都会居高不下，并频繁出现瓦斯高值甚至 超限，影响采面的安全生产。

为此，在己1-7-1061采面尝试采用高抽巷密闭 抽采采空区瓦斯的措施（图5)后，抽采浓度稳定到 19% ~25%，纯量为20 ~25 m3/min，不同抽采方式 图3

采面高抽巷布置剖面示意

Fig. 3 Cross section for high-level gas drainage roadway2.3.2高抽巷抽采效果分析

己147-11061工作面开采初期，采用上隅角插管 (抽放管^400 mm)与高位斜交钻孔联合抽采技术 治理瓦斯。抽放管+200 mm、钻孔投影孔深50 m， 控制回风巷向内35，40 m—组，每组布置7个孔，孔 底间距5 m，孔底距回风巷顶板上部14 ~ 17 m(图 4)。

图

4上隅角（采空区）抽采及高位斜交钻孔布置示意 Fig. 4 Layout of gas drainage in upper corner andhigh-level inclined drainage holes

抽采浓度稳定到5% ~ 15%，纯量为10 ~ 15

m3/min。通过采取以上措施，采面回风流瓦斯在打 钻、生产期间一般为0.4%〜0.7%，

采面里探出

0. 7%〜1. 0%的情况时有发生，瓦斯管理难度大，关 键环节多，其中瓦斯涌出量与采面割煤速度、上隅角 封堵抽采、高位斜交钻孔抽采、回风巷断面大小、回 • 50 •

条件下抽采效果对比情况见表1。

图

5高抽巷抽采布置平面示意

Fig. 5 Panel section for high drainage roadway

表

1上隅角不同抽采方式抽采效果对比 Tab. 1 different technologies in upper corner

Comparison for drainage effects of 不同布置方式的效果上隅角插管抽和髙位斜 交钻孔联合抽采（161髙位巷密闭抽采

采面）

(1261米面）采面风量/( m3 ‘min -1)2 400

2 400抽采管内抽采浓度上隅角6~10髙位斜交孔1; ~ 1

18 ~25抽采管内抽采纯流量/

(m3 .min _1

10-1520 ~25瓦斯抽采率/%40 ~5565 ~75月产量/万t5 ~812 ~20

月推进/m32 ~62

80-130回风流瓦斯浓度/%0.4-0. 7

0. 3 -0. 6上隅角瓦斯浓度/%0. 6 -1. 5

0.2-0.6后五架间瓦斯浓度/%0. 6 -1. 5

0.1-0.5

月髙值次数

打钻、斯为生产期间回风流瓦 0. 8% 0. 35% -0. 70% 以上為5次/月; 打钻、风流不出现超过 生产期间回 0.6%

经高抽巷治理，上隅角瓦斯后在打钻、生产期间

采面回风流瓦斯浓度降低到了 0. 2% ~0. 4%，并取 消了上隅角插管抽采、高位斜交钻孔抽采以及采面 上隅角封堵墙，极大地减少了瓦斯治理的危险环节， 降低了职工的劳动强度，为采面安全生产提供了条 件。与传统的上隅角插管抽放和高位斜交钻孔联合

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赵晓举:平煤首山一矿瓦斯综合治理技术研究

备与技术[J ] •煤炭科学技术，2008，36 (3) : 1 -7 .

第39卷

抽采相比，采用高抽巷密闭抽采技术后，其瓦斯抽采 率、月产量、月推进均有显著的提高。

相比而言，采用高抽巷抽采瓦斯，抽采浓度较 高，流量大且稳定。采空区埋管抽采瓦斯，抽采效果 不理想，对地质条件适应性差，对回风巷和上隅角瓦

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开采的己15_„-11〇61采面未采用高抽巷抽采瓦

斯措施，平均进尺1.6〜2.4以d，且多次出现瓦斯 超限，生产效率不高；己15_i7-12〇61采面采用高抽巷

抽采采空区瓦斯，工作面推进3.2 ~4. 8 m/d，保证

了高突工作面大采长生产，基本消除了瓦斯高值等 制约矿井高效高效的不利因素，平均每天回采进刀

增加2.4 m，回采量增加3 131.85 t，按吨煤单价440

元计算，月增加经济效益4 134万元。可见高抽巷

对己1W7-1061工作面瓦斯治理起到了良好的效果， 保证矿井安全高效生产。

4结论

(1) 本文提出的“一面七巷”瓦斯综合治理技 术，特别是采用高抽巷抽采治理采空区瓦斯，对实现

高突工作面安全高效回采具有极其重要的指导意

义。(2) 采用高抽巷抽采治理采空区瓦斯，有效解 决了高突工作面上隅角和回风巷瓦斯超限难题，大

幅提高了回采工作面生产量，提高了工作面回采效

率和抽放效率，技术经济效益显著。参考文献（References):

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