贵州水城矿业集团有限责任公司构建“立体抽采”系统实现矿区瓦斯源头治理.doc

构建“立体抽采”系统 实现矿区瓦斯源头治理 贵州水城矿业（集团）有限责任公司 一、企业概况 水城矿业（集团）有限责任公司现有8对生产矿井，除1对矿井为高瓦斯矿井外，其余都是煤与瓦斯突出矿井。设计生产能力1071万t/a，核定生产能力1031万t/a，核定通风能力1351万t/a，2007年生产原煤801万t。 水城矿区地质构造复杂，大小断层发育、煤层赋成条件较差，给开采布局、瓦斯治理、顶板管理造成困难；含煤地层为二叠系上统宣威组和龙潭组，矿井开采深度大，目前开采深度在300～800m之间；煤层瓦斯含量高，为15～25 m3/t，主采煤层绝大部分是突出煤层并且是自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性。近年来，随着矿井开采深度的增加，矿山压力越来越大，瓦斯涌出量逐年上升，煤与瓦斯突出危险性不断增大。历史上曾发生过79次煤与瓦斯突出动力现象，18次瓦斯爆炸事故，12次瓦斯燃烧事故，14次瓦斯窒息事故，瓦斯灾害治理的任务十分繁重。 二、构建“立体抽采”系统，实现瓦斯源头治理 （一）提前用专用岩石巷道打穿层钻孔抽采瓦斯 在煤层开采之前，首先在煤层的下部或上部岩层（或瓦斯含量小的煤层）中开掘抽采瓦斯专用巷道，巷道长度与煤层开采走向长度基本相同，在抽采瓦斯专用巷道内每隔30m布置一个抽采钻场，在钻场内施工穿层抽采钻孔到开采煤层进行抽采（图1）。抽采钻孔在煤层内成网格布置，钻孔长度80～120m，钻孔终孔间距10m左右。每个钻场布置24～32个钻孔，抽采浓度20％～40％，抽采负压在15～18kPa，抽采纯瓦斯流量在0.5～0.8 m3/min，抽采时间达到1年以上。 图1 大河边煤矿S1376底板专用抽采巷道布置示意图 （二）本煤层顺层钻孔先抽后采（掘） 掘进工作面掘进前，通常在工作面向前方施工5个直径为65mm、长度为80～100m的顺层抽采钻孔对掘进巷道前方煤体中的瓦斯进行抽采。同时，在掘进工作面巷道两帮布置钻场向掘进前方煤体施工钻孔，钻场间距为30m。在每个钻场内向工作面掘进方向施工5个直径为65mm、长度为60～70m的钻孔对掘进工作面前方煤体的瓦斯进行抽采（图2），抽采时间通常在1个月左右。 图2 大湾煤矿111110运输巷掘进工作面抽采钻孔布置示意图 采煤工作面生产前，在工作面进、回风巷分别沿煤层施工抽采钻孔，钻孔通常是扇形（图3）和平行布置（图4），钻场间距为20～30m，每个钻场施工10～14个钻孔，钻孔终孔间距3～5m，钻孔长度为80～100m。在工作面回采前预先对本煤层瓦斯进行抽采，预抽时间为3～6个月左右，并且在回采过程中继续对未回采煤体瓦斯进行抽采。 图3 汪家寨煤矿P41102回采工作面本煤层扇形钻孔布置示意图 图4 大湾煤矿111108回采工作面平行抽采钻孔布置示意图 图5 大湾煤矿111108回采工作面高位巷抽采示意图 （三）高位专用巷道抽采瓦斯 在采煤工作面煤层顶板上方平行于回风巷道施工一条高位巷，通过高位巷抽采邻近煤层涌出到采空区的瓦斯（图5）。高位巷布置在工作面垮落后形成的裂隙区内，高位巷一般处于煤层顶板上方15～20m，距工作面回风巷内侧约20m处。此方法能将邻近煤层涌出到采空区瓦斯的60％以上抽出，抽采的瓦斯量较大。 （四）高位钻孔抽采瓦斯 采煤工作面生产前，在采煤工作面的回风巷内每隔60m施工一个高位钻场，通过钻场向工作面上方施工一组8～10个钻孔，钻孔成扇形布置（图6），钻孔位于工作面上方20～30m范围内的裂隙带内，钻孔长度为60～80m。该抽采方法的抽采原理与高位巷相同。 图6 大湾煤矿111106回采工作面高位抽采钻孔布置示意图 （五）采煤工作面运输巷底板钻孔拦截抽采 采煤工作面生产前，在采煤工作面的运输巷内每隔50m施工一个钻场，通过钻场向工作面采空区后方施工一组8～10个钻孔，钻孔与运输巷水平角30°~60°，终孔在开采层与第一下邻近煤层之间的岩层内，钻孔长度为80～120m（图7），能有效拦截下邻近煤层因采动影响产生裂隙而向上涌出的瓦斯。 图7 汪家寨煤矿采面底板钻孔拦截抽采示意图 （六）采空区抽采 对于正在回采的采煤工作面，在工作面回风巷内预先将瓦斯管道埋进工作面采空区，在瓦斯管道上每隔30～50m安设一个“T”形网管（图8）或利用瓦斯尾巷在生产时对采空区的瓦斯进行抽采。 另外，对于已回采完封闭的老空区，通过预先埋进老空区的瓦斯管道对老空区内的瓦斯进行抽采。 图8 那罗寨煤矿2119回采工作面采空区T型网管抽采示意图 （七）优先开采保护层，实施先抽后采,实现区域治理瓦斯 为了有效实施区域治理瓦斯，集团公司严格执行优先开采保护层和实施先抽后采的区域治理措施，充分认识到开采保护层不仅是有效治理瓦斯，也是防止煤与瓦斯突出最有效的措施。同时，集团公司提出了瓦斯抽采必须构建先抽后采的巷