Coal and Chemical Industry
第44卷第3期
2021年3月
Vol 44 No.3
Mar. 2021
煤矿安全环保与煤炭加工
聂鸿元1，王兆瑞彳
（1.阳泉煤业（集团）有限责任公司堡子矿，山西阳泉045000 ； 2.中国矿业大学（北京），北京100083）
摘要：为保证阳煤集团二矿21301 X 作面安全生产，有效治理矿井瓦斯，结合该矿地质条 件和瓦斯赋存状态，提出了本煤层双侧钻孔抽采、邻近层高抽巷抽采和采空区埋管抽采相结 合的立体瓦斯抽采技术。在落实该技术后，21301 X 作面瓦斯含量大幅度减小，工作面、回风
巷、机尾风流瓦斯含量稳定在0.4%以下，上隅角瓦斯含量稳定在0.6%以下，达到预期抽采目 标。该瓦斯抽采措施的应用有效解决了工作面瓦斯涌出量大、工作空间瓦斯含量过高的问题，
为工作面正常回采期间的瓦斯防治提供依据，保障了工作面安全、高效生产，并为今后类似
工作面的瓦斯治理提供重要参考。
关键词：瓦斯预抽；综放工作面；平行钻孔中图分类号：TD712
文献标识码：B 文章编号：2095-5979(2021) 03-0086-03
Application of stereoscopic gas extraction
technology in 21301 working face
Nie Hongyuan 1, Wang Zhaorui 2
(1. Baozi Mine, Yangquan Coal Industry (Group) Corporation Ltd., Yangquan 045000, China; 2. China University of M ining
and Technology (Beijing), Beijing 100083, China )
Abstract : In order to ensure the safe mining of 21301 working face of Yangquan Mining Group No.2 Mine and effectively manage the mine gas, a three-dimensional gas extraction technology combining double-side drilling and extraction of this
coal seam, high extraction alley extraction of adjacent seam and buried pipe extraction in the mining area was proposed, the geological conditions and the state of gas distribution were analyzed in the mine. After the implementation of this technical measure, the gas content of 21301 working face was greatly reduced, and the gas content of working face, return air roadway and tail wind flow was below 0.4%, and the gas content of upper comer was below 0.6%, which reached the expected extraction target. The application of this gas extraction measure efiiectively solved the problems of large gas gushing from the
working face and high gas content in the working space, provided the basis for gas prevention and control during the normal
暖风炉
recovery of the working fiace, guaranteed the safe and efficient production of the working face, and provided important reference for the gas management of similar working faces in the future.Key words : gas pre —pumping; comprehensive working face; parallel drilling
0引言
我国是世界第一大煤炭生产国和消费国，煤炭
消费占能源消费总量的58%，达到41亿t，煤炭 在我国能源消费中居于主体地位。因此，虽然我国 目前正在大力推动能源结构调整，但国家对煤炭资
源的高度依赖短时间内难以改变。近年来，由矿井 瓦斯引起的重大煤矿事故多发，严重制约着煤矿安 全高效生产，阻碍了煤炭作为主要能源在国家发展
建设中发挥作用。因此，提高矿井瓦斯治理能力，
成为改善煤矿安全生产水平，促进煤炭产业良性循
环发展的重要课题之一。h5n7
责任编辑：高小青 D0I ： 10.19286〃.i.2021.03.029
作者简介：聂鸿元（1974—），男，山西阳泉人，通凤工程师。
引用格式：聂鸿元，王兆瑞•立体瓦斯抽采技术在21301工作面的应用[J].煤炭与化工，2021, 44（3）： 86-88.密钥索引
86
聂鸿元等：立体瓦斯抽采技术在21301工作面的应用2021年第3期
目前，瓦斯抽采已成为解决矿井瓦斯隐患和高效利用矿井瓦斯的最合理方式吧而我国煤层普遍具有煤质松软、透气性差、瓦斯含量高的特点，导致单一维度的瓦斯抽采措施难以达到预期目标已。鉴于此，针对井下采煤工作面立体瓦斯抽采技术的研究具有重要意义。本文以阳煤集团二矿21301工作面为工程背景，结合工程特点，提出了立体瓦斯抽采技术。监测数据显示，在立体瓦斯抽采技术实施之后，21301工作面瓦斯含量大幅降低，为工作面安全生产提供了坚实保障，达到了瓦斯抽采的预期目标。
1概况
阳煤集团二矿21301工作面位于560水平8号煤十三采区，埋藏深度381~690m，地面标高为872—1109m，工作面标高379—481m，上部3号煤为鸿泰煤矿采空区。通过地质资料及巷道掘进揭露煤层
状况分析，21301工作面煤层赋存稳定，以亮煤为主，煤层厚度平均4.35m，煤层倾角2。~ 9°，平均为6°，局部地段增大至12°以上。工作面总体形态为一宽缓的向斜构造，其上发育次一级褶曲构造，断裂构造不发育，可能隐伏有落差1 m左右的断层。21301工作面巷道布置有21301进风巷、21301回风巷、21301走向高抽巷。工作面采用全风压“U”型通风方式，新鲜风流由8号煤十三采K—21301进风巷一工作面；泛风风流由工作面一21301回风巷一8号煤十三采区回风巷一回风井一地面。
根据该煤层瓦斯涌出量及21304工作面回采时瓦斯涌出量分析，该工作面控制范围内预测吨煤瓦斯含量最大为11-45m3/t，进而计算得21301工作面总瓦斯涌出量约63m3/min，其中本煤层瓦斯抽采量预计4m3/min；邻近层瓦斯抽采量预计44.73 m3/nun；专抽巷抽采量预计4ii?/min；回风巷平均风排瓦斯量预计&96m3/min0
2立体瓦斯抽采
针对21301工作面以及邻近层基本情况，提出了本煤层双侧平行钻孔抽采、邻近层走向高抽巷抽采和采空区埋管抽采相结合的立体瓦斯抽采技术。
2.1本煤层抽采
21301工作面本煤层区域预抽钻孔设计采用双侧平行钻孔布置方式，钻孔分别由21301进风巷、回风
巷向21301工作面相向施工。钻孔交错16m，开孔位置距底板1.3m o两侧钻孔单孔设计深度130m，钻孔间距为2叫两侧各排列钻孔626个。进风巷、回风巷两侧各铺设1趟0400mm抽采管路，服务本煤层瓦斯抽采。
本煤层预抽钻孔施工完毕后，立即采用”两堵一注”水泥封孔工艺进行封孔，封孔段长度不小于8m。钻孔参数见表1，钻孔平面如图］所示。
制作衣架表1钻孔参数
Table1Drilling parameters
钻孔钻孔孔径钻孔钻孔数量开孔高度位置/mm深度An/个（距地板）/m 进风巷120130626 1.3
回风巷120130626 1.3
21301回风巷
21301进风巷
图1本煤层双侧平行钻孔布置
Fig.1Layout of parallel boreholes on both sides of the coal seam
2.2邻近层抽采
21301工作面邻近层抽采设计采用走向高抽巷布置方式，走向高抽巷布置在5号煤层上部的细粒砂岩中，与8号煤层顶板间距为30.02m，为工作面煤层采放高度的6.84倍。走向高抽巷设计长度1258m，为一断面呈矩形的巷道，断面高2.6m，宽4.2m，净面积10.96n?。巷道采用锚索、锚杆、钢带、金属网联合支护方式，在巷道口砌筑密闭墙，压设抽采瓦斯管，安设绝缘段和接地装置，形融采系统。走向高抽巷断面及巷道支护如图2所示。
顶
锚
杆
S一顶锚
顶索1映索
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6
4200
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图2走向高抽巷断面及巷道支护示意
Fig.2Cross section and roadway support of
strike high pumping roadway
2.3采空区抽采
21301工作面采空区采用埋管方式进行抽采,
87草莓托
2021年第3期煤炭与化工第44卷
在工作面进、回风巷联络巷密闭墙留设0600mm 抽采管路，共铺设1243m，在上隅角进行插管，管路铺至专抽巷道与主管道接通。管口在采空区形成抽采负压，对采空区瓦斯进行抽采。
2.4抽采系统设计
21301工作面本煤层及邻近层由桑掌地面泵站进行抽采，泵站最大额定流量达到3750m3/min，泵站抽采系统主管采用0800mm，干管、支管采用</>600mm、0400mm的瓦斯管路；采空区由8号煤13区井下瓦斯泵站进行抽采，额定流量约1100m3/min，泵站抽采系统主管采用0800mm的瓦斯管路，支管采用(/>600mm的瓦斯管路。其中本煤层抽采风量主要由桑掌泵站3号泵负担，邻近层抽采风量主要由桑掌泵站2号泵负担，泵站额定流量均能满足最大抽采风量需求。
3抽采效果
对21301工作面实施立体瓦斯抽放技术，并在各瓦斯抽放管路安装人工孔板测量装置和在线监测装置，持续监测监控工作面瓦斯含量变化。
21301工作面进风预抽平均抽采量为5.44 m3/min，平均浓度为11%，抽采443d累计抽采量为3469784m3；回风预抽平均抽采量为5.66 m3/inin，平均浓度为10%，抽采405d累计抽采量为3302601m3；21301工作面切巷预抽平均抽采量为2.69m3/min，平均浓度为9%，抽采244d累计抽采量802922m3o监测期间，21301工作面累计瓦斯抽采量7575307m3o
在工作面初采及正常推进过程中，根据工作面瓦斯含量进行煤层瓦斯边采边抽。工作面正常生产期间，本煤层抽放负压控制在13000Pa，邻近层抽采负压控制在5000Pa。根据工作面上隅角及回风巷瓦斯浓度监测情况得知，工作面正常回采期间，上隅角瓦斯浓度保持在0.6%以下，回风巷瓦斯浓度保持在0.1%~0.4%，工作面、机尾风流瓦斯稳定在0.4%以下，21301工作面瓦斯浓度变化如图3所示。
4结论
(1)在阳煤集团二矿21301工作面设计使用本煤层双侧平行钻孔抽采、邻近层走向高抽巷抽采和采空区埋管抽采相结合的立体抽采技术后，21301工作面瓦斯浓度大幅降低，保障了工作面回采期间的安全高效生产。
(2)通过对瓦斯含量的持续监测，在进行瓦斯预抽六个月后，瓦斯抽采量约为500万rr?，实测预抽后煤层瓦斯含量最大值为6.904m3/t；工作面正常生产期间，工作面、回风巷、机尾风流瓦斯浓度稳定在0.4%以下，上隅角瓦斯浓度稳定在0.6%以下，达到瓦斯抽采预期目标。
(3)监测结果显示，本煤层瓦斯含量达到预期目标的抽采时间大于邻近层及采空区。类似矿井在进行瓦斯预抽时，应根据煤层地质条件，合理计划工程时间及进度，或在本煤层采用适当的工艺技术以提高煤层透气性系数，提高瓦斯抽采效率，保
01234567891011
时间/d
图321301工作面瓦斯浓度变化
Fig.3Change of gas concentration in21301working face
证矿井生产。
061-上隅角瓦斯浓度
•."回风巷瓦斯浓度
05,...工作面瓦斯浓度
S0.3亠*.亠j
陰0.2j
0.1-
—
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