高抽巷治理豐城礦務局回采工作面瓦斯的運用實踐

摘要：介紹煤層頂板高抽巷在豐城礦務局各礦井治理回采工作面瓦斯的實踐效果及引發的問題思考。

關鍵詞：回采工作面；高抽巷；瓦斯治理

一、礦區概況

豐城礦務局是有48年開采歷史的國有大型煤炭企業。現有坪湖、建新、尚一、曲江四對生產礦井，2005年核定生產能力268萬噸（其中：坪湖礦57萬噸，建新礦85萬噸，尚一礦36萬噸，曲江礦90萬噸），均為嚴重的煤與瓦斯突出礦井。礦井主要開采樂平煤系上二迭統龍潭組老山段B₄單一緩傾斜煤層，煤層穩定，結構簡單，煤層厚度1.2～4.0m，平均2.4m，煤層傾角10º～15º，含一層夾矸，夾矸厚度0.1～0.6m，煤層頂底板為砂質頁巖和砂質粘土頁巖，透氣性差，透氣性系數0.052～0.076㎡/at².d，煤的硬度系數0.2～0.8，現開采標高-550～-850m。

礦井瓦斯壓力和瓦斯涌出量大，測定的煤層瓦斯壓力為3.1～7.2Mpa，瓦斯含量為29.1～32m³/t左右。2004年礦井瓦斯等級鑒定結果：礦井絕對瓦斯涌出量為25.65～57.37m³/min,礦井相對瓦斯涌出量25.4～37.81m³/t,瓦斯梯度9.6～14.85m/m³/t,隨著開采深度的增加，瓦斯壓力和瓦斯涌出量還將加大。

礦井開采煤層具有爆炸性和自燃性。煤層爆炸性指數15.6～30%，煤層自然發火期2～6個月。

二、問題的提出

礦井瓦斯災害嚴重，被列為全國瓦斯重災區之一。近幾年來發生過多次重、特大瓦斯事故，群死群傷現象十分慘重，是全國45戶安全重點監控煤礦企業。全局幾十年來，瓦斯問題一直是困擾和制約我局安全生產、企業發展的瓶頸問題，尤其是回采工作面回風流瓦斯超限和落山角瓦斯積聚的問題，一直未能妥善解決。為了解決這一難題，多年來曾采取了一系列的措施和方法，比如：落山角移動抽放、走向高冒孔抽放、本煤層深孔交叉密孔抽放、雙風巷瓦斯抽放等。盡管這些方法收到了一定的效果，但終究未能從根本這一問題，絕大多數回采工作面回風流瓦斯依然處于瓦斯超限和臨界狀態，落山角瓦斯積聚現象依然十分嚴重。長期以來，直接威脅著礦井的安全生產。

2004年我局通過到安徽淮南學習取經，在建新礦1010工作面進行了頂板高抽巷試驗，取得令人十分滿意的效果，從根本上解決了回風流瓦斯超限和落山角瓦斯積聚的問題，找到了一條解決回采工作面瓦斯問題的根本途徑。因此，我局要求從2005年開始所有回采工作面都必須實行頂板高抽巷治理瓦斯。

三、高抽巷的施工設計

具體做法是：在煤層頂板破壞裂隙帶內施工一條水平頂板巖巷，巷道掘進至工作面位置時，停止掘進，在巷口砌筑兩道密閉（密閉要求嚴密不漏風，兩道密閉之間距離大于0.5m），在密閉墻上安裝一趟管路（抽放管口位置距離密閉里墻面不得小于0.5 m，高度應大于巷道高度的2/3，抽放管口應有防止吸入雜物的保護網）并連通礦井抽放系統。當煤層頂板初次垮落后，圍巖內的瓦斯平衡受到破壞，并形成裂隙通道溝通頂板巖巷，圍巖解吸的瓦斯沿裂隙向采空區流動，利用抽放泵產生的高負壓將采空區的高濃度瓦斯抽出。

高抽巷巷道位置布置示意圖：

四、實踐運用效果情況簡介

1、建新礦1012東工作面高抽巷

巷道布置參數：距煤層頂板10～11m，距風巷水平距離25 m，斷面規格2.6×2.4 m。

抽放管路直徑：φ8″

抽放設備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進至高抽巷位置后，抽放瓦斯濃度37%～57%，抽放混合量20～33m³/min，工作面正常生產時回風流瓦斯為0.6～0.8%，工作面產量由原來的800t/d上升到1200t/d。

2、曲江礦102綜采面高抽巷

巷道布置參數：距煤層頂板11m，距風巷水平距離25 m，斷面規格2.6×2.5 m。

抽放管路直徑：φ6″

抽放設備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進至高抽巷位置后，抽放瓦斯濃度32%～96%，抽放混合量15～20m³/min，工作面正常割煤時回風流瓦斯為0.6～0.8%，工作面產量由原來的2000t/d上升到3500t/d。

3、坪湖礦626面高抽巷

巷道布置參數：距煤層頂板12m，距風巷水平距離20 m，斷面規格2.6×2.5 m。

抽放管路直徑：φ6″

抽放設備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進至高抽巷位置后，瓦斯抽放濃度35～52%，抽放混合量15～33m³/min，工作面正常生產時回風流CH₄ 0.8～0.9%，工作面產量由原來的700t/d上升到950t/d。

五、高抽巷抽放效果影響因素分析

1、高抽巷位置的選擇直接影響高抽巷的抽放效果，而煤層頂板特性及煤層厚度又是影響高抽巷最佳位置選擇的關鍵因素。

2、抽放泵能力的大小，抽放管徑的大小是影響抽放效果好壞的最主要因素。

3、高抽巷的封閉質量直接影響抽放效果。如果密閉質量差，封閉不嚴，將把密閉外的新鮮空氣抽入高抽巷內，降低了抽放濃度，減少了瓦斯抽放量。

4、回采工作面的開采方法不同也在不同程度上影響著高抽巷的抽放濃度和抽放效果。

六、高抽巷全面推廣后引發的思考

1、高抽巷的最佳抽放效果位置的確定與煤層頂板性質、煤層厚度的關系。

2、高抽巷的抽放屬開放性的抽放，對礦井其它地點的抽放負壓影響較大。因此可考慮建立多套地面瓦斯抽放系統或建立井下移動瓦斯抽放系統，實現分源抽放，提高抽放負壓和抽放效果。

3、豐城礦務局的煤層具有自然發火特性，屬于自燃煤層。實行高抽巷抽放采空區瓦斯后帶來的采空區自然發火問題，建立完善的多參數監控系統（主要監測參數有CO、溫度、負壓、流量），加強對日常的防火監測是十分必要的。

4、一套穩定的抽放系統對抽放效果和回采工作面的瓦斯管理也是相當重要的。如果抽放系統不穩定，不但影響抽放效果，而且會造成回采工作面瓦斯變化極不穩定，增加了瓦斯管理過程中的不確定因素，在安全上也是一個隱患。因此，加強抽放期間的日常管理是抽放系統管理的一項重點工作。

5、推廣高抽巷后，全局瓦斯抽放量大幅度增加，在滿足地面民用生活燃氣的同時，還有大量多余氣體直接排入大氣，不僅污染空氣，還會造成溫室效應。如何更好的進行瓦斯綜合開發和利用，使其變廢為寶，是當務之急。目前我局正在進行瓦斯發電的前期準備工作。

總之，只要我們解決好上述幾個問題，不僅對豐城礦務局的安全生產帶來莫大的好處，而且換來的社會效益、經濟效益、環保效益，將是不可估量的。

參考文獻：張鐵崗，礦井瓦斯綜合治理技術［M］.北京：煤炭工業出版社，2001。