中国煤层气 第４期 数只有０．０００１—０．Ｏ００４ｍｄ，加之煤层顶板火成岩侵 １６０￣，倾角７０。，性质为正断层，落差达到０．６ｍ； 入，更不利于瓦斯运移和释放，现瓦斯抽采工作多 断层２走向１７０ｏ，倾向８０。，性质为正断层，落差 为邻近层卸压抽采，卸压后采空区裂隙带瓦斯抽 达到１．３ｍ，工作面上巷的断层延伸到工作面下巷 采。２（Ｘ）７年矿井相对瓦斯涌出量为６３．７ｒｎ３／ｔ；绝对 断层处，该断层对本工作面的开采，会有一定程度 瓦斯涌出量为２４．６８ｍ３／ｍｉｎ，瓦斯等级鉴定为高瓦 的影响。 斯矿井。 本区的煤层伪顶为０．１５ｍ左右厚度的炭质粉砂 １．２采煤工作面基本情况 岩，直接顶为页岩、粉砂岩、中砂岩、玢岩（火成 鸡西矿区东海矿六采区３２ 煤层左五路回采工 岩），厚度为８ｍ，伪底为０．４４ｍ粉砂岩，直接底为 作面，位于六采区３２ 煤层绞车道东侧下部，其范 细砂岩，厚度为８．３ｍ。在本工作面范围内，３２ 煤 围上起３２ 煤层左四路副巷，下止３２ 煤层左五 层顶板的８５％已经被火成岩体侵入，没有河流冲 路，东起切割上山，西止３２ 煤层保护煤柱线，面 刷带及陷落柱。 积为６１４２０ｍ２。本工作面上部为本层３２ 煤层左四 （２）煤层赋存与煤质状况 路采空区，下部为本层未开采区，东部为３２ 煤层 本区３２ 层煤为城子河含煤组，灰分为 火层岩侵入区，西部为本煤层未开采区，本层上覆 ２５．５％，挥发分为３０．９３％，煤种为１／３焦煤。本 ２３ 煤层未采区，层间距为８５ｍ，下覆３４ 上层未 工作面实见煤层厚度在１．３ｍ一１．９ｍ之间，煤层结 采区，层间距为３４ｍ，地表为农田，工作面距地表 构复杂，煤层含一层夹矸石，煤层厚度不稳定。本 垂直深度为８９０ｍ。 回采工作面平均走向长为３８０ｍ，平均斜长为 （１）地质构造与煤层顶底板 １６６ｍ，煤层厚度为１．７ｍ，容重１．４５ｔ／，ｍ３，回采率 本工作面范围内，地质构造简单，煤层为向南 ９５％；工作面回采煤量为１４．８万ｔ。煤质情况如表 倾斜的单斜构造，区内有两处断层，断层１走向 １所示。 表１煤质分析表 （３）煤炭开采情况 下几个部分。 本采面为走向长壁后退式采煤，用全部垮落法 （１）采空区瓦斯：随着工作面的不断向前推 管理顶板。采用四排单体液压支柱配０．６ｍ金属铰 进，采空区内产生大量的瓦斯占采煤工作面总瓦斯 接顶梁维护采场。六采３２ 煤层采区为立风井主扇 涌出量的７２．６７％。 分区抽出式通风，一４５０主运道入风，东风道回 （２）上转角瓦斯：工作面上转角由于风速较 风，本采煤工作面采用“ｕ”型通风，即３２ 煤层 慢，容易造成瓦斯积聚，涌出瓦斯量占总瓦斯涌出 左五路入风，３２ 煤层左四付巷回风。该工作面计 量的２．８％。 划风量６５０ｍ３／ｍｉ￣，实际回风量９００ｍ３／ｍｉｎ。回风 （３）煤体中的瓦斯：由于六采区３２ 层上部有 瓦斯浓度０．７％，绝对瓦斯涌出量２５．７６ｍ３／ｍｉｎ， 厚度为８ｍ玢岩（火成岩），透气性差，使煤中积 煤尘爆炸指数为１５．６％，有煤尘爆炸危险，无自 存着大量的瓦斯，随着开采时煤体暴露后大量的瓦 然发火危险。根据本层上个面及本工作面上、下巷 斯释放，煤体中的瓦斯量占总瓦斯涌出量的 揭露的情况，预计最大涌水量为５ｍ３／ｈ。 ２４．５３％ ２瓦斯来源分析 ３瓦斯治理 通过对该采煤工作面进行的瓦斯鉴定及分析工 ３．１采空区瓦斯治理 作可以得出，该工作面瓦斯涌出量构成主要包括以 采空区的瓦斯是工作面涌出瓦斯的主要来源， 维普资讯 http://www.cqvip.com
第４期 煤矿火成岩侵入低透气煤层采煤工作面的瓦斯治理 目前采空区瓦斯治理主要采用高位钻场近水平钻孔 抽采。 上巷（回风巷）水平距离１０ｍ、１９ｍ、２８ｍ、３７ｍ、 ４６ｍ、５５ｍ，距煤层顶板高度分别为１０ｍ、１２ｍ、 １４ｍ、１６ｍ、１８ｍ、２０ｍ。钻孔扩好后，用水将孔内 钻渣冲净然后送入抽采管用聚胺脂封孔，在岩石中 封口长度不小于６ｍ。聚胺脂两端各加一个木挡板， 端口用水泥封住。每个抽采管上一个截止阀，抽采 前先关闭。 （１）钻场布置及规格 瓦斯钻孔抽采钻场布置在３２ 煤层左四付巷， 共布置２个钻场，第一个钻场距切割上山１４２ｍ， 第二个钻场位置距第一个钻场间距为１００ｍ，钻场 于巷道下帮按３５。角施工斜上巷道，巷道斜长 １４．５ｍ，钻孔起点标高与钻场处煤层标高差 ７．１４９ｍ，钻场规格５ｍ（长）×３ｍ（宽）×２ｍ （３）抽采系统 钻孔内采用３寸铁管，长度３ｍ用３寸吸水带 联接，进入积气室和 ２００ｒａｍ支管路连接后，管路 （高），巷道采取锚杆支护。 （２）钻孔施工工艺 联接处应用胶垫密封，上紧不得有漏气，管路尽量 避免急弯，抽采管路要靠上帮吊挂好。在每根抽采 管的阀前设一个瓦斯浓度测试孔，不用时封闭。抽 采流程共计为２９６０ｍ。 采用ＹＤ．Ⅶ型移动式瓦斯抽采泵进行瓦斯抽 采，该抽排泵的最大抽气量为７５ｍ３／ｍｉｎ，极限真 空度为一８ｌｋｐａ，耗水量１５０Ｌ／ｒａｉｎ，电机功率 ９０ｋＷ。抽采系统共设移动式瓦斯抽采泵２台，其 抽采钻孔钻进使用钻机为ＭＫＤ．５Ｓ型，钻杆直 径为ｆ ７５ｍｍ，施工钻头直径 ９４ｍｍ，扩孔钻头直 径ｆ １５６ｍｍ。第一钻场施工钻孔长度为１５０—１６０ｍ， 第二钻场钻孔施工长度为２００～２２０ｍ。钻孔施工先 采用 ９４ｍｍ钻头进行施工，钻孔施工到位后，使 用§１５６ｍｍ钻头进行扩孔。每个钻场布置６个钻 孔，两个钻场间钻孔重叠３５—４０ｍ。６个钻孔呈倾 斜布置，沿工作面由上向下进行，终孔位置分别距 中１台工作，另１台备用。 抽放管—×一，￣４ｏｏ 图１六采区局部抽采系统 （４）抽采效果 由于采取了较好的瓦斯治理方法，特别是钻孔 参数的选取符合该采煤工作面的实际情况，在瓦斯 抽采过程中，二个瓦斯钻场共计ｌ２个钻孔在抽采 过程中，抽出瓦斯平均浓度是５２％，总流量是 ３６ｍ３／ｒａｉｎ，绝对量是ｌ８．７２ｍ３／ｍｉｎ。通过对３２ 层 维普资讯 http://www.cqvip.com
２６ 中国煤层气 第４期 右三采煤工作面的采空区瓦斯抽采工作，减轻了通 风排放瓦斯负担，工作面供风量由原来的１０７０ｍ３／ ｍｉｎ下降至９００ｍ３／ｍｉｎ，工作面回风瓦斯浓度由抽 采前的１．１～１．２％下降至０．５％左右，保证了上巷 回风瓦斯浓度不超限，工作面生产能力明显提高， 由没有高位钻场近水平钻孔抽采前的原每班三个循 环提高到每班五个循环，生产能力提高７０％，采 空区瓦斯抽采对中厚以上煤层进行抽采效果较好， 因采空区冒落顶板裂隙通道较好，在瓦斯抽采时瓦 斯浓度较高，流量稳定。 ３．２上转角瓦斯治理 （１）采用上转角码编织袋墙进行瓦斯抽采 随着工作面的推进在上巷的后路沿推进方向码 一编织袋墙，每３ｍ留一个ｌｍ的透口，利于瓦斯 运移，沿采面倾斜方向再码一道横墙，用８寸吸水 带插人墙内抽采瓦斯，吸口末端位于切顶线以里 ４ｍ处，并在高位钻场前设一控制阀，控制流量， 其抽采流量为１２ｍＳ／ｍｉｎ，浓度为６％，绝对量为 ０．７２ｍＳ／ｍｉｎ，使上转角瓦斯不超限。 （２）瓦斯抽采效果 通过上转角编织袋墙的施工，有效防止了采空 区大量瓦斯向采煤上转角区域的涌出，从而消除了 上转角局部瓦斯超限的隐患，移动抽排泵抽采瓦斯 浓度提高，上转角瓦斯浓度由原来的１．３％下降至 ０．８％，再没有因转角瓦斯超限而限制生产能力发 挥。 ３．３工作面的瓦斯治理 （１）治理工艺 采用工作面抽采和放震动炮释放瓦斯。该工作 面长１６６ｍ，在瓦斯含量大的１２０ｍ区段的工作面每 隔２ｍ用ＺＷＱ１７型手持式风动煤钻施工一个直径为 ｆ ４２ｍｍ，长２ｍ的钻孔。每隔一个孔装火药 ０．１５ｋｇ，并装满炮泥放震动炮使煤体产生裂隙，增 加释放半径易于瓦斯释放。 在剩余的孔内先用封孔器封孔，然后对接抽排 管路进行瓦斯抽采，每次对接５个孔，每次抽采 ２０分钟，每孔流量０．２５ｍＳ／ｍｉｎ，２０分钟内的浓度 变化为２５％～８％。负压为０．Ｏ１５Ｍｐａ。每孔可抽出 量为０．８２５ｍ３／ｍｉｎ。 对钻孔抽完后再对钻孔进行煤层注水，用单体 柱的三向阀焊接上６分铁管用木楔把孔封严，用注 液枪注水，直到水流从煤体中溢出为止，然后进行 下一个孔的工序。 （２）瓦斯治理效果 通过采面施工钻孔爆破、钻孔注水和瓦斯抽采 工作，大大降低了采煤工作面作业空间（机道）内 瓦斯涌出量和煤尘生成量，一举二得，使工作面瓦 斯浓度由原来的０．７％下降至０．３％。 ３．４其它瓦斯治理措施 （１）减少采空区供风量 由于顶板为火成岩侵人，采煤工作面顶板在采 后不易冒落，造成工作面回风空间增大，因此，在 工作面沿倾向均布三道编织袋墙，主要作用是减少 进人采空区的风量，有利于冲淡机道中的瓦斯，防 止将采空区瓦斯大量带出及降低高位钻孔抽采瓦斯 浓度。 （２）上巷施工注水钻孔 施工长孔（伪斜钻孔）进行注水，钻孔角度与 煤层倾角保持一致，使钻孔始终保持在煤层内，以 免穿透顶、底板。根据现有装备与现场实际经验确 定孔径为ｆ １１５ｍｍ，钻孔长度为５５ｍ，钻孔间距 ｌＯｍ，水量８６．２ｍ３，注水有效压力７．１５Ｍｐａ，注水 时间５７．５ｈ，通过高压注水，使煤体提前产生裂 隙，自然释放瓦斯。 ４结论 （１）通过抽采技术的有效应用，本工作面的瓦 斯抽采率达到了７５．５３％。解决了工作面采煤过程 中上巷回风中瓦斯超限的问题。 （２）高位钻场抽采效果好，并且抽采瓦斯浓度 稳定，但只能抽采来源于采空区的瓦斯；上转角码 袋抽采瓦斯浓度虽然低，但能有效解决上转角瓦斯 浓度超限问题；工作面煤体透气性低，瓦斯释放半 径小，只有在煤体破碎时瓦斯才能大量释放，可采 取本煤层高压注水后进行瓦斯抽采等措施。 （３）东海矿六采区３２ 层由于上部顶板是火成 岩，煤层中的瓦斯含量大，必须采取多项措施综合 治理瓦斯，才能保证安全生产。 参考文献 ［１］ 裴明顺．鸡西矿区低透煤层的煤层气抽采技术．中 国煤层气，２Ｏ（Ｏ年第３期 ［２］ 唐爱东．煤矿瓦斯抽采技术研究及应用．中国煤层 气，２ＯＯ６年第３期 （责任编辑孙庆刚）
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