12802运输顺槽掘进条带瓦斯抽采方案优化

张会辰

（山东王晁煤电集团有限公司，山东 枣庄 277100）

根据《防治煤与瓦斯突出规定》要求，煤与瓦斯突出矿井掘进施工期间，为防止煤与瓦斯突出，威胁其它工作面安全，要求突出煤层所有回风巷都必须是专用回风巷，不得与其它工作面共用回风，在设计工作面回风顺槽时，就必须设计一条直通总回的专用回风通道，要想与总回沟通，不但涉及多条跨巷，施工时难度较大，还要穿过多层煤，每揭一次煤层都必须打钻抽放消突，耗时、费资。因此，针对12802运输顺槽掘进条带瓦斯抽采进行方案优化设计。

1 工程概况

1）开采背景。夫康煤矿可采煤层共15层，分上下两组煤，上煤组依次为2→3→4→5→5-1→6→7→8→9→11→14号煤层，下煤组依次为22→28→30→32号煤层。设计先采下煤组，再采上煤组，煤组内下行式开采。矿井投产时下煤组首采28号煤层，首采面为12801采面，备用面为12802采面，12802运输顺槽是备用面的运输巷。

2）矿井瓦斯抽采系统。矿井地面永久抽采泵房已正常投入使用，目前采用地面抽采系统对该掘进工作面进行煤层瓦斯预抽。高负压选用高效节能的水环式真空泵：2BE3 50型（n=380rpm）二台，工况流量Q高g=201m3/min，耗水量17.1m3/h台，真空泵配套防爆型电动机YB3-355L1-4（280kW、660V）。低负压选用高效节能的水环式真空泵：2BE3 42型（n=440rpm）三台，工况流量Q低g=142m3/min，耗水量9m3/h台，真空泵配套防爆型电动机 YB3-315L-4（185kW、660V）。抽采管道选用PE管（聚乙烯），高负压抽采主管道DW450，抽采支管DW280；低负压抽采主管道DW630。

2 原抽采方案

原设计布置12802底板瓦斯抽采巷穿层预抽12802运输顺槽掘进条带瓦斯，将瓦斯抽采巷布置在32号煤层底板岩层中，通过在底板瓦斯抽采巷布置钻场，施工穿层钻孔预抽首采工作面及下区段（备用面）的区域及条带瓦斯。共设计布置11瓦斯抽采回风巷、11瓦斯抽采进风巷和12瓦斯抽采进风巷三条底板专用瓦斯抽采巷穿层预抽28号煤层首采工作面及28号煤层下区段（备用面）整个工作面区域煤层的瓦斯，11瓦斯抽采回风巷和11瓦斯抽采进风巷分别穿层预抽12801回风和运输顺槽掘进条带及12801首采面区域内煤层瓦斯，12瓦斯抽采进风巷穿层预抽12802运输顺槽掘进条带煤层瓦斯。11瓦斯抽采回风巷长度552m，11瓦斯抽采进风巷长度511m，12瓦斯抽采进风巷长度506m。原设计底板瓦斯抽采巷布置平面图如图1所示。

图1 原设计底板瓦斯抽采巷布置平面图

3 方案优化

1）方案优化设计。将原方案设计中布置三条底板专用瓦斯抽采巷穿层预抽28号煤层首采工作面及28号煤层下区段整个工作面区域瓦斯的抽采方法，调整为利用现有已布置完毕的两条底板专用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回风巷和11瓦斯抽采进风巷）穿层预抽28号煤层首采工作面顺槽条带及28号煤层下区段12802运输顺槽条带瓦斯的方法。即：利用11瓦斯抽采回风巷和11瓦斯抽采进风巷分别穿层预抽12801回风和运输顺槽掘进条带及12801首采面区域内煤层瓦斯；同时利用11瓦斯抽采进风巷穿层预抽12802运输顺槽掘进条带煤层瓦斯，取消12瓦斯抽采进风巷的施工，减少建井工程巷道506m。优化后的底板瓦斯抽采巷布置平面图如图2所示。

图2 优化后的底板瓦斯抽采巷布置平面图

2）存在的问题。从11瓦斯抽采进风巷向12802运输顺槽掘进条带煤层施工穿层钻孔，一是距离较长，最长的钻孔达146m，用现有配Φ50mm钻杆的ZY1250型钻机施工难度大，动力不足，钻孔易跑偏，可能打不到位；二是有1/2的钻孔为平行孔和俯孔（向下的负角度钻孔），钻孔排水排渣比较困难。

3）解决办法。已购置ZDY4000LR履带液压钻机一台，该钻机电机功率55kW，配套Φ73mm的钻杆，钻孔深度可达300m，钻杆强度和钻进深度能有效控制12802运输顺槽掘进条带区域；钻孔施工时采用向钻孔内送高压风吹水排渣工艺，解决平行孔和俯孔排水排渣困难的问题。

4 效果分析

4.1 经济效益

1）建井巷道工程量减少，节省投资。将原设计中布置三条底板专用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回风巷、11瓦斯抽采进风巷和12瓦斯抽采进风巷）穿层预抽28号煤层首采工作面及28号煤层下区段整个工作面区域瓦斯的抽采方法，调整为利用现有已布置完毕的两条底板专用瓦斯抽采巷（11瓦斯抽采回风巷和11瓦斯抽采进风巷）穿层预抽28号煤层首采工作面顺槽条带及28号煤层下区段12802运输顺槽条带瓦斯的方法，取消了12瓦斯抽采进风巷的施工，减少建井工程巷道506m。每米巷道综合费用（掘进工资、炸材消耗、材料费、安全费用等）按10000元计算，节约投资 （506m×10000元 /m）=5060000元。购置ZDY4000LR履带液压钻机一台，购置价520000元。

综合计算，节约投资5060000-520000=4540000元。

2）保证了矿井试运转时间。抽采方案优化后，能够减少建井工程巷道506m，节省了巷道施工时间，为矿井尽早进入试运转赢得了时间保障。

4.2 抽采效果

预抽时间差异系数为预抽时间最长钻孔抽采天数减去预抽时间最短的钻孔抽采天数的差值与预抽时间最长的钻孔的抽采天数之比。

式中：η为预抽时间差异系数，%；Tmax为预抽时间最长的钻孔抽采天数（25天）；Tmin为预抽时间最短的钻孔抽采天数（18天）。

本区域内煤层瓦斯地质简单，本区域钻孔预抽时间基本一致，预抽时间差异系数为28%，小于30%，符合评价要求。

煤层最大残余瓦斯含量为3.794m3/t，最大残余瓦斯压力为0.414MPa，均低于规定的限定值8m3/t和0.74MPa，满足要求。

5 结语

此瓦斯抽采优化方案及抽采方法符合（黔安监煤矿〔2016〕12号）文件《省安全监管局贵州煤矿安监局省能源局关于进一步加强煤与瓦斯突出防治工作的意见》中“三、重点措施”第（五）项“改进和强化钻孔预抽煤层瓦斯措施”的要求，已通过贵州省煤矿设计研究院对原安全设施设计中的瓦斯抽采方案及方法进行了修改变更，并经过施工16个12802运输顺槽抽采试验钻孔，取得了贵州省煤矿安全监察局的备案认可，不但加快了抽放进度，而且节省了大量资金投入。