10608工作面底抽巷抽采高位裂隙带瓦斯技术

梁国亮

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿）

在煤矿开采过程中，往往会有多层煤层同时赋存，相距不大，在开采上部煤层时，瓦斯涌出来源有多方面，主要包括本煤层的瓦斯涌出、下邻近层的瓦斯涌出、割煤产生的瓦斯涌出以及上部采空区中产生的瓦斯涌出。一般上部采空区的瓦斯涌出的瓦斯治理手段为高位裂隙带瓦斯抽采方法，这部分的瓦斯抽采占总抽采量的一半左右［1-3］。因此，要治理好工作面的瓦斯涌出，首先需要解决上部采空区的瓦斯涌出，这样才能保证工作面的瓦斯不会超限，其治理方法采用顶板瓦斯抽采巷、利用施工钻场布置高位裂隙钻孔抽采上部裂隙带采空区瓦斯，由于这部分瓦斯也容易受到工作面的采动影响，会造成钻孔塌孔、堵孔现象，使得钻孔的成孔率不高，导致抽采效果不佳。因此，一般条件允许情况下，煤矿一般更倾向于采用顶板抽采巷，这种方法抽采量更大，抽采范围更广，抽采效果更佳；但是这种方法易受地质条件、瓦斯涌出量以及生产衔接的影响，有时候采用瓦斯抽放巷治理高位裂隙带瓦斯技术不合理，经济效益低[4]。

1 工程概况

1.1 工作面概况

南六采区位于马兰矿910 水平西南。采区南北长最大1.90 km，东西宽约1.92 km，采区面积5.0 km2。采区北部为南三采区，西侧为睦联坡矿（2005年11月关闭），南侧为原平川保护煤柱及南九采区、东侧为南五采区。南六采区02#煤层剩余可采储量为516.0万t，2#煤层剩余可采储量为497.4 万t，合计1 013.4 万t，生产能力为90 万t/a，则南六采区02＃、2＃煤层服务年限为11 a。南六采区02#煤为双翼开采，初步规划左翼6个工作面，右翼5 个工作面，共计11 个工作面，10606工作面为第3个回采工作面。

10608 工作面位于南六采区左翼，10608 工作面对应地表出露地层以Q2+3、P2S2、N2、Q4 地层为主，盖山厚度356～489 m，平均415 m。

1.2 10608工作面面临的问题

马兰矿10608 工作面设计时，主要面临以下3 个问题。

（1）受北东侧村庄保护煤柱影响，该工作面需布置2个切眼，轨道巷需绕过村庄保护煤柱。

（2）该工作面预计瓦斯含量高，相对瓦斯含量7.29 m3/t，为高瓦斯区域，且下邻近层瓦斯占全部瓦斯涌出量的60%左右，需布置底抽巷抽采下邻近层瓦斯，布置瓦斯抽放巷抽采采空区及高位裂隙带瓦斯。

（3）10608 工作面与10606 工作面发育1 条H=5.8 m 的正断层，断层走向与工作面顺槽走向大致相同。因确定的10608 与10606 工作面间距为80 m，导致瓦斯抽放巷布置位置不合理，无法复用且横贯需穿断层施工，技术不可行，经济效益低下。

2 10608 工作面底抽巷抽采高位裂隙带瓦斯技术研究

10608 工作面采用“一面三巷”的布置方式，即1条皮带巷、1 条轨道巷及1 条底抽巷。利用底抽巷抽采下邻近层、采空区及高位裂隙带瓦斯，利用皮带巷抽采本煤层瓦斯。具体技术参数如下。

（1）布置方式。底抽巷需采用外错工作面的布置方式，内错将无法施工高位裂隙带钻孔。

（2）布置位置及计算。在采煤工作推进后，会使得在采空区的上方形成“竖三带”，即弯曲下沉带、裂隙带、垮落带。随着采煤工作面的不断推进，采空区逐渐会被压实，而采空区边缘由于煤壁的支撑作用，往往在上部会形成一个空洞区，该区利于瓦斯的储藏及转运，高位裂隙孔若能位于该区域内，则抽采效果会大大提高。根据理论计算及多年现场经验，马兰矿02#煤高位裂隙孔终孔位置为10～12 倍采高，与回风巷水平间距不大于40 m最为理想。

底抽巷施工高位裂隙带钻孔时，钻孔会从工作面回风巷顶部穿过，造成该巷道顶板破坏，不利于巷道维护。因此，钻孔与巷道的最小法向距离的确定就显得尤为重要。马兰矿10608 工作面02#煤直接顶为砂质泥岩，硬度系数5.0，厚度3.4 m；老顶为粉砂岩，硬度系数6.0，老底为细砂岩，硬度系数7.0，厚度2.6 m。工作面节理不发育。结合该矿生产经验，02#煤顶板完整，利于支护，最小法向距离位于基本顶中且不影响L=5.2 m锚索生根即可，取7.0 m。

具体计算公式如下。其中，L为底抽巷距回风巷的水平间距，m；h为02#煤煤厚，取2.5 m；H为02#与2#煤层间距，取9.5 m；a为钻孔与巷道最小法向距离，根据煤岩层顶板情况而定，取7.0 m（图1）。

3 应用效果及经济效益分析

（1）10608 采用“一面三巷”的布置方式，利用底抽巷抽采高位裂隙带瓦斯，既缓解了矿井生产衔接，又解决了工作面瓦斯高的问题。

（2）通过采用“一面三巷”的布置方式，少施工1条废巷，节约成本，提高经济效益。

（3）避免巷道穿断层施工，提高掘进进度，根本上保证顶板完好，确保施工人员安全，具有良好的经济和社会效益。

（4）利用底抽巷抽采高位裂隙带瓦斯，抽采钻孔不易塌孔，与钻场相比抽采效果较好。

（5）10608 底抽巷施工可完善南六采区地质资料，为下一步工作面布置及调整提供依据，确保采区布局合理，保证资源回收率。

（6）目前10608 巷道已全部施工完毕，与瓦斯抽放巷相比抽采效果良好。10608 工作面底抽巷还可作为10606 工作面底抽巷，一巷三用且提前排放10606 工作面下邻近层瓦斯，为10606 工作面开采创造条件。

4 结语

马兰矿10608 采用“一面三巷”的布置方式，利用底抽巷抽采高位裂隙带瓦斯，既缓解了矿井生产衔接，又解决了工作面瓦斯高的问题。对于生产衔接紧张或受地质条件约束无法布置瓦斯抽放巷的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井具有理论指导和实践意义。