坪上煤业上分层工作面采空区瓦斯抽采技术研究

Energy Technology and Management

能源技术与管理2018年第43卷第3期

Vol.43 No.3

doi:10.3969/j.issn.l672-9943.2018.03.012

坪上煤业上分层工作面采空区瓦斯抽采技术硏究

张学亮

(山西晋煤集团坪上煤业有限公司，山西晋城048000)

[摘要]坪上煤业为煤与瓦斯突出矿井，现开采3号煤层，综采工作面采用分层开采方式。

开采过程中，采空区瓦斯涌出量大，严重制约了综采工作面的生产。为解决这一技 术难题，坪上煤业在2303(上）综采工作面采取了上隅角密闭插管抽采及高位钻孔 抽采相结合的抽采方法。试验结果表明，当回采工作面推进到150 m时，瓦斯达到 了63%，瓦斯抽采纯量为11.4 m3/min，工作面上隅角瓦斯体积分数有效降低到0.3%

，为工作面的 生产 了 。[关键词]密闭插管；高位钻孔；瓦斯抽采;采空区

[中图分类号]TD712 [文献标识码]B [文章编号]1672-9943(2018)03~0032~02

衰减系数为0.046〜0.048 d-1〇2303(上)工作面布置

1

。

0引言

回采工作面瓦斯涌出源主要有本煤层预抽瓦

斯、回采落煤瓦斯、邻近层瓦斯、采空区瓦斯。其中 采空区瓦斯对工作面上隅角及回风流瓦斯体积分 数影响很大[1]。

以山西晋煤集团坪上煤业有限公司为实践矿 井，坪上煤业为煤与瓦斯突出矿井。3号煤层平均 厚度5.30 m，一般不含夹矸，局部含一层炭质泥岩 夹矸。采用水平分层开采采煤法，将3号煤层分为 上下2层

回采。上层回

中，由于下分

工 工 坪

层为实体煤，

影响将涌出大量瓦斯，

2 2303(上）工作面采空区瓦斯抽采方案 的确定

坪 煤业 分层 作面

及上隅角

斯涌出的影响。

2.1上隅角密闭插管抽采

在2303(上

1

DN457抽

抽采，

上预留的2根抽 区瓦斯。上隅角

抽

作面的外U巷道23032用2

通及 ，用以抽 2

。

，与空

用 回

空区瓦

作面上隅角瓦斯体积分数较大。坪上煤业 法难以解决上隅角瓦斯 上煤业2303(上作面

抽采

法

适用性[304]。

的抽

法，得出

对于坪上煤业采空区瓦斯

[2]。

，通 抽

的方法以

作面改U型通风后，采取单一的采空区瓦斯抽采

抽采及高

有

1试验工作面概况

2303 上

采 作面开采

下 山西

3号煤。煤层总厚度4.63〜5.70 m，平均5.10 m，煤 层 较大， 2.5 m。

单;煤层倾角0。〜9。，平均3。，局部倾角

度1162 m、 作面采用U型通

度235.8 m，采高

， 。2303

均为作

2.2.1

采场覆岩移动规律的理论分析表明，覆岩的

面，采用

面3号煤层瓦斯含量为16.61〜17.12 m3/t，煤层透

数为7.16>9.71 m2/(MPa2*d)，钻孔瓦斯流量

2018年6月

Apr., 2018

张学亮坪上煤业上分层工作面采空区瓦斯抽采技术研究33

移动破坏在竖直方向上通常划分为“三带”，即冒 落带、裂隙带、弯曲下沉带;在水平方向上形成3 个区，即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。 煤层开采以后，覆岩的裂隙及离层分布状态将对 瓦斯的流动性产生重大影响。离层裂隙既是瓦斯 积聚的空间，也是瓦斯流动的通道[5\"6]。高位钻孔 瓦斯抽采是利用工作面回采采动压力形成的离层 裂隙作为通道

直接抽 试验，确定 18〜20 m。2.2.2 高位钻孔布

23034 川、

23032 布置4个钻孔， 、二十三

、 、

、

瓦斯抽米的。在抽米负压的面。坪上煤业经过长时间地摸索裂隙带瓦斯抽采的

层位应在

作用下，瓦斯沿裂隙流入抽采钻孔内，通抽采管

间距0.8 m，开孔高度1.8 m，钻孔开孔角度均仰 10。〜15。，

位

层位后

高

工，

为180。(0。）；钻孔终孔间距15 m，1#

10 m，5#孔投影距

孔水平投影距23032 23032 巷东帮 17.5 m。

2303 层位后

2 m。

高位钻孔走向

道布置8个钻孔。开孔间距1 m，

10〜15$，工，

位

为

高

开孔高度1&8 '，钻孔开孔

0。，钻孔终孔间距7 m，1#孔影距23032

长度1 162 m，倾向

工\"125 mm钻头

为水 。

。

为60 m。高位钻孔分2

孔位

钻； 孔， 孔

高位钻孔平面布

用86钻 孔位 ，

3

用千米钻杆加！96 mm钻头施工，施工至设计终

布置8个钻孔。开孔

3抽采效果分析

抽采效果不理想;随着回采的不断 充分发育，而采空区

，

经

道 位

的负压对

，裂隙得到

到

不断扩大，此时高位钻

3.1工作面上隅角密闭插管抽采效果分析

采面在 的 压 6〜8 m时，将

，

采面

孔的抽采效果越来越好；当回采工作面

150 m时，平均瓦斯体积分数达到了 63%，平均瓦 斯抽采纯量为11.4 m3/mi>。随着工作面的继续推 ，高位钻孔的服务 分数以及抽采

越来越大，瓦斯抽采体积继续呈上升趋势。

及上一个

调整至2 kPa左右，标况抽米纯量为12.55 m3/min， 上隅角瓦斯体积分数基本控制在0.3%左右。3.2高位钻孔抽采效果分析 3.2.1瓦斯抽采效果分析

由于高位钻孔布

的高位钻孔

情况。从

多，选取十三横川及抽采效果考察。图4为

化

高位钻孔服务期间瓦斯抽采体积分数及

4中可以得出，随着2303(上)工作面

采面推进距离

的不断，高位钻孔的瓦斯体积分数和瓦斯抽 采纯量也不断发生着变化。回采初期，由于裂隙带 发育不明显，且采空区范围小，造成高位钻孔瓦斯

图4

/m

(下转第49页)

高位钻孔服务期间瓦斯抽采体积分数及纯量变化

2018年第43

Vol. 43 N.3

〇

3期

Energy Technology and Management

似条件下的巷道锚杆支护提供一定借鉴。

[参考文献]

管

49

果基本一致，只是工程类比法所得间排距更小，考 虑到近距离煤层采空区下的特殊条件，为安全起 见，确定支护方案

(1)

[1] 刘春波.马兰矿近距离煤层开采围岩采动应力分布特

顶板支护：锚杆采用直径为20 mm的左 征分析[J ].煤炭工程，2017，49( 7): 68-71.旋无纵筋螺纹钢筋，长度2.0 m，间排距为0.8 m ? [2] 朱涛， ， ，等.近距离煤层下层煤采场0.75 m，每排4根，全部垂直于顶板布置。

(2)

旋无纵筋螺纹钢筋，长度1.6 m，间排距为1.5 mx 0.8 m，采用三花型布置。

[4

顶板结构与控制[J].煤炭学报，2010,35(2): 190-193.炭科学技术，2017，45(8): 153-158.

.近距离

工作面运输巷锚网索支护优化设

计[J].煤炭工程，2017，49(5): 36-39.

[5] 梁建民，杨战标.极近距离下位煤层巷道合理布置与

支护设计[J].

工程，2016,48(4):9-12.

[6] 陈贵阳，李元.近距离采空区下巷道支护稳定性研

究[J].煤炭技术，2015,34(10):52-.[作者简介]

1988- ， ，

米矿工

，

从事米

工

， 工作。

[收稿日期&2017-12-30]

于

工

[3] 石增荣.近距离煤层开采下巷道支护技术研究[J].煤 两帮支护：锚杆采用直径为18 mm的左

4结论

根据西铭矿43108工作面实际地质情况，利

用理论计算法方法，对采空区下工作面回采巷道 支护设计进行分析，认工作面

仍具有

较厚完整部分，稳定性较好，受上覆采空区影响不 ，通过悬吊理论和工程类比法，得到了巷道的支 护方案，并实际生产中取得了良好效果，可相

(上接第33页）提高，从而降低了工作面上隅角处的瓦

斯体积分数。整个工作面回采期间解决了高瓦斯

上分层工作面上隅角瓦斯体积分数.问 ，保障了 2303(上)工作面的安全回采。这可为

瓦斯突出及高瓦斯矿井上分层采空

区瓦斯治理提

。

[参考文献]

[1

施工 94-99.

[2]李宏山.岳城矿U型通风系统配合大流量抽采技术研

究[J].山西焦煤科技，2〇17,41(7):63-65.[3 [4

作

，

钻孔施工

，

平，等.

下瓦斯抽采(放)工业出版社，2008.

，

，方

，等.采空区瓦斯抽采高位钻孔

发展趋势[J ].煤炭科学技术，2017，45 (1):

3.2.2上隅角瓦斯体积分数分析

从图5中可以看出，随着工作面的不断推进， 工作面上隅角处瓦斯体积分数呈现不断下降的趋 势，回采至130 m后逐渐趋于平缓，并处于0.31 以下。这说明利用横川密闭插管和高位钻孔相结 合的瓦斯抽采方法，使得采空区内瓦斯流场分布 情况发生了质的变化，采空区瓦斯抽采效果明显， 保障了工作面的安全回采。

M].

工大学，2011.

.安矿采空区高位钻孔瓦斯抽采 ， 高，

高. .采

D].

〇〇〇〇〇 〇〇寸 〇invo卜 〇〇〇〇〇〇〇寸 in

采面推进距离/m

[5 [6

采动裂隙分布特征的研究[J]].

1)：210-212.分布的“0”圈特征研

管理，1997

图5高位钻孔服务期间上隅角瓦斯浓度变化情况

究[J ].煤炭学报，1998 (5): 466-469.[作者简介]

4结论

通

上

2303 (上）综采工作面施工

高位钻孔进

张学亮(1975-)，男，工程师，本科学历，现任山西晋煤 集团坪上

工作。

[收稿日期&2018-03-06]，

从事高瓦斯矿井瓦斯

横川密闭插管抽采上隅角瓦斯和

采空区瓦斯抽采，采空区瓦斯抽采体积分数及