新集二矿210108工作面试采期瓦斯治理技术

李　虎徐遵玉新集二矿２１０１０８工作面试采期瓦斯治理技术　２０１３年　

新集二矿２１０１０８工作面试采期　

瓦斯治理技术　

李虎　，徐遵玉。　

（１．国投新集能源股份有限公司新集二矿，安徽淮南２３２００１；２．中煤科工集团重庆研究院，重庆４０００３７）　

摘　要：为探求淮南区域１煤层瓦斯治理技术，对新集二矿１煤层首采工作面采取了不同的瓦斯治　

理手段，通过分析比较工作面回采期间风排瓦斯、底板巷高负压抽采瓦斯、高抽巷抽采瓦斯、风机巷　

顺层孔抽采瓦斯以及采空区埋管抽采瓦斯，初步得到用于新集二矿１煤层瓦斯治理有效的技术手　

段，为以后１煤层的安全开采提供参考。　

关键词：底板巷；底板穿层钻孔；顺层钻孔；高抽巷　

中图分类号：ＴＤ７１２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—７４９Ｘ（２０１３）０５—００２２—０３　

Ｏ　引言　

新集二矿１煤层为新集矿区首次开采煤层，首　

采面２１０１０８工作面位于２１０１采区最低标高一６５０　

ｍ水平，该采区１煤层为非突出煤层。二矿１煤层　

包含两个煤层，其中１　煤层厚度０—６．０　ｍ（０５线　

附近１　煤层与１煤层合并为１煤层，平均４．２　ｍ）；　

１煤层厚度３．１５～５．３３　ｍ（平均３．４　ｍ），１煤与１　

煤层之间发育一层０～１．７　ｍ的灰黑色泥岩夹矸。　

矿井自２０１０年３月份进行采区开拓准备以来，２１０１　

轨道石门揭煤、２２０１采区运煤上山掘进及２１０１０８　

机巷前期掘进过程中均不同程度出现瓦斯问题，特　

别是在２１０１０８工作面机巷掘进初期，瓦斯涌出量　

大，难以用风排解决，掘进至３８０　ｍ时停掘密闭抽　

采。受地质构造及瓦斯分布的不均衡性影响，兼之　

１煤层为首次开采，无类似开采经验可借鉴，瓦斯灾　

害治理难度大，局部地段瓦斯的不均衡性涌出制约　

了该面的生产准备。　

ｌ　２１０１０８工作面瓦斯治理　

１．１　２１０１０８工作面瓦斯治理方法　

２１０１０８工作面测定最大瓦斯压力Ｐ＝０．６　

收稿日期：２ｏ１３—０２—０３　作者简介：李虎（１９８６一），男，安徽金寨人，２００８年毕业于安徽理　工大学，助理工程师，现从事瓦斯防突工作。　ＭＰａ，测定最大瓦斯含量　＝６．９　ｍ。／ｔ，工作面平均　

瓦斯含量为５．８　ｒｎ　／ｔ。为解决工作面回采期间瓦斯　

涌出问题，２１０１０８工作面瓦斯主要采用顺层钻孔和　

穿层钻孔相结合的瓦斯预抽和边采边抽方式，邻近　

层瓦斯主要采用穿层钻孑Ｌ的瓦斯预抽和边采边抽方　

式；并采用高抽巷对回采工作面卸压瓦斯和工作面　

后方采空区积聚瓦斯边采边抽，同时采用采空区埋　

管方式对上隅角积聚瓦斯进行边采边抽。　

１．２　２１０１０８工作面初采期瓦斯治理措施　

２１０１０８工作面切眼处抽采时问相对较短，且在　

回采初期老顶初次来压前的高抽巷不能完全发挥作　

用，卸压瓦斯大量涌入采空区及工作面内，初采期瓦　

斯涌出问题制约工作面安全生产。２１０１０８工作面　

在试采初期，工作面内瓦斯涌出问题主要通过风排　

和采空区埋管抽采解决。此外，利用风巷顶板穿层　

钻孔抽采工作面卸压瓦斯可解决一部分瓦斯涌出。　

同时，风机巷顺层抽采孔应保持边采边抽１煤层瓦　

斯，底板截水巷边采边抽工作面１　煤层和１煤层　

瓦斯及工作面卸压瓦斯。　

工作面配风量为１　９５６　ｍ　／ｍｉｎ，采用高低负压　

抽采系统，结合风机巷顺层孔、底抽巷穿层孔、及上　

隅角埋管抽采治理工作面瓦斯（同时考虑１煤顶板　

砂岩较厚，高抽巷冒落可能滞后影响高抽巷抽采效　

果，于风巷钻场内增加施工了顶板孔）。其中风机　

巷顺层孔及上隅角埋管采用高负压抽采系统，高抽　第５期　李　虎徐遵玉新集二矿２１０１０８工作面试采期瓦斯治理技术　２３　

巷及底板巷采用低负压抽采系统。各抽采系统情况　

如表ｌ所示。　

表１抽采系统情况　

２初采期瓦斯治理效果分析　

截止２０１２年ｌ２月２０日，２１０１０８工作面安全推　

进５０　ｍ。在试采期间风、机巷顺层钻孔抽采瓦斯、　

底板截水巷穿层孑Ｌ抽采瓦斯、采空区埋管抽采瓦斯、　

高抽巷抽采瓦斯随推进距离的变化规律如表２、图１　

所示。试采期间最大瓦斯涌出量为１６．９　ｍ。／ｍｉｎ，　

平均瓦斯涌出量１１．２　ｍ。／ｍｉｎ，由表２可知２１０１０８　

工作面初采期间煤层瓦斯主要由风排解决，而钻孔　

抽采中底抽巷抽采瓦斯起主要作用。　

表２　２１０１０８工作面试采期瓦斯抽采规模　

瓦斯抽采方式／　ｔ　ｍ　ｍｌｎ　／　ｍ　ｍｌｎ　’　‘Ｊ　ｌ。’　Ｊ　牛／　

风巷顺层孔　１．０　机巷顺层孔　１．７　底板截水巷穿层孔　５．７　高抽巷０．７　采空区０．３　风排量　８．２　Ｏ．８　１．２　３．５　Ｏ．５　０．２　５．１　６．７　１Ｏ．２　３１．１　４．２　１．９　４５．８　

。　

专４　

蒙２　

０　０　】０　２０　３０　４０　５０　６０　工作面推进距离／ｍ　

图１　２１０１０８工作面瓦斯抽采流量随推进　距离变化规律　２．１　瓦斯抽采预抽分析　

底抽巷抽采分析：随着２１０１０８工作面的推进，　

应力分布发生变化，邻近１煤层卸压并产生裂隙，使　

煤层透气性增加，兼之底板巷为高负压抽采，本煤层　涌人采空区的瓦斯和邻近层卸压瓦斯大部分被底板　

穿层钻孔抽采，因此在工作面回采过程中底板穿层　

钻孔抽采量增加，见图１。　

顺层钻孔预抽分析：工作面回采后顺层孔超前　

预抽情况较为稳定，抽采纯量及浓度变化不大，占抽　

采瓦斯的３３％。随工作面推进及抽采时间增加，在　

抽顺层孔逐渐减少，顺层孔预抽量及浓度也将缓慢　

下降，预抽量占总抽采量比例将逐渐减低。　

卸压瓦斯抽采分析：随工作面推进，２１０１０８工　

作面下伏１煤逐渐卸压，卸压瓦斯通过底抽巷穿层　

预抽钻孔抽出，目前底抽巷抽采瓦斯量占抽采总量　

的５７％。由于底抽巷为负压抽采，大部分卸压瓦斯　

流入底抽巷，采空区顶板裂隙带内及上隅角挡墙内　

无瓦斯积聚，导致高抽巷及上隅角瓦斯抽采量低。　

２．２瓦斯涌出量与产量关系　

试采期间瓦斯涌出量与工作面产量关系见图　

２，瓦斯涌出量随工作面产量增加而逐步增大，目前　

该面日产量约５　０００　ｔ，最大瓦斯绝对涌出量约１６．９　

ｍ　／ｒａｉｎ，其中日均风排瓦斯量稳定在５　ｒｎ　／ｍｉｎ左　

右，而占主要抽采作用的底抽巷抽采量仍有提升空　

间，后期高抽巷抽采也会发挥一定作用，因此目前的　

通风抽采能力完全满足工作面正常推进需要。　

Ｉ６　

。　

８　运　鉴　智　Ｏ　＋绝对ｌ；１＿＝斯涌出翳　＿＿　－ｍ－日产量　＿＿　＿—●＿／一　，　、◆　４，　・ｌ｜ｌ，一　；　：　２［　—　一　

（Ｌ　ｌ２　１　３　１２　ｌ７　¨期／（月．ｆｊ）　

图２　２１０１０８工作面产量与瓦斯涌出量的关系　

３　结论　

（１）试采期间工作面整体瓦斯涌出量较小，最　

大值约１６．９　ｍ　／ｍｉｎ，平均１１．２　ｎｌ　／ｍｉｎ，其中平均　

抽采量占约６．１　ｍ　／ｒａｉｎ，风排瓦斯量为５　ｍ　／ｍｉｎ，　

工作面瓦斯抽采率达５４．２％。　

（２）试采期间顺层孔预抽量所占比例仍较重，　

应继续保证两巷顺层孔预抽。　

（３）底抽巷抽采效果优于其他各抽采措施，大　

量抽采卸压瓦斯有利于采空区及上隅角瓦斯管理，　

可以有效减少回风瓦斯涌出量。

　陕西煤炭　２０１３芷　

（４）高抽巷抽采作用小，工作面回采后，下伏１　

煤层卸压后煤层透气性增大，卸压瓦斯通过高负压　

抽采大量涌入底抽巷，采空区内残留瓦斯较少，导致　

高抽巷抽采浓度及纯量低，高抽巷效果不明显。　（５）底板巷抽采卸压瓦斯明显，能够有效抽采　

采空区瓦斯。施工底抽巷，不但能够抽采卸压瓦斯，　

还可以在回采前预抽瓦斯。　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　

ｔｅｓｔ　ｏｆ　２１０１０８　ｍｉｎｉｎｇ　ｆａｃｅ　

ＬＩ　Ｈｕ　．ＸＵ　Ｚｕｎ．ｙｕ　

（１．Ｘｉ　Ｎｏ２　Ｍｉｎｅ，ＳＤＩＣ　Ｘｉ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｈｕａｉｎａｎ　２３２００１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｉｎａ　ｃｏａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００３７，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｅａｒｃｈ　ｔｈｅ　ｒａｔｉｏｎａｌ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　１　ｃｏａｌ　ｓｅａｍ　ｏｆ　Ｈｕａｉｎａｎ　ｒｅｇｉｏｎ，ｔｈｅ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｂｙ　ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈ　ｖａｃｕｕｍ　ｇａｓ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｂｙ　ｆｌｏｏｒ　ｒｏａｄｗａｙ，ｇａｓ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｌｅｖｅｌ　ｒｏａｄｗａｙ，ｇａｓ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｂｙ　ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ　

ｐａｒａｌｌｅｌｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｅａｍ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｂｙ　ｂｕｒｉｅｄ　ｐｉｐｅ　ｉｎ　ｇｏｂ．ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｆａｃｅ　ｏｆ　Ｘｉｎｊｉ　Ｎｏ２　Ｍｉｎｅ．Ｂｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ．ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｇａｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｈａｔ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓａｆｅ　ｍｉｎ—　

ｉｎｇ　ｏｆ　１　ｃｏａｌ　ｓｅａｎ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｒ　ｒｏａｄｗａｙ；ｆｌｏｏｒ　ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ；ｂｏｒｅｈｏｌｅｓ　ｐａｒａｌｌｅｌｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｅａｍ；ｈｉｇｈ　ｌｅｖｅｌ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｒｏａｄｗａｙ　

（上接第１４页）　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｆｕｇｅ　ｃｈａｍｂｅｒ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧＲＡ　ａｎｄ　ＡＨＰ　

ＹＡＯ　Ｚｈｕａｎ　ｒ，ＹＡＮＧ　Ｔａｎ　，ＷＡＮＧ　Ｘｕｅ．１ｉ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＥｎｅｒｇｙ，　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，艇　７１００５４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｍｉｎｅ　ａｎｄ　Ｈａｚａｒｄ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，　缸ｎ　７１００５４，Ｃｈｉｎａ；　３．　缸ｎ　Ｂｏｓｓｕｎ　Ｍｉｎｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｉ＇ａｎ　７１００５４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｆｕｇｅ　ｃｈａｍｂｅｒ，ｔｈｅ　ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＧＲＡ）ａｎｄ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｐｒｏｃｅｓｓ　（ＡＨＰ）ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ａｓｓｅｓｓ　ｉｔｓ　ｓａｆｅｔｙ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｗｅｉｇｈｔｓ　ｏｆ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＡＨＰ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｎ，ｔｈｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｒｅｆｕｇｅ　ｃｈａｍｂｅｒ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　ｆｕｚｚｙ　ａｎｄ　ｇｒｅｙ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｈｅｏｒｙ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｖｅｒ—　ｃｏｍｅｓ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｃａｎ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ｒｅｓｕｈｓ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ａｎｄ　ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｆｕｇｅ　ｃｈａｍｂｅｒ；ａｎａｌｙｔｉｃ　ｈｉｅｒａｒｃｈｙ　ｐｒｏｃｅｓｓ（ＡＨＰ）；ｇｒｅｙ　ｒｅｌａｔｉｏｎａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ（ＧＲＡ）；ｓａｆｅｔｙ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ