安顺煤矿近距离煤层开采瓦斯治理技术探讨

潘明成

（贵州豫能投资有限公司安顺煤矿，贵州 安顺 561001）

1 近距离煤层群瓦斯煤与瓦斯共采技术研究取得了新的突破

安顺煤矿可采煤层共计3层，由上到下风别为M0、M8、M9煤，煤层层间距分别为155m、18m。在前期开采范围及目前开采范围内，M8煤整体赋存稳定，煤层厚度在0.6 m左右，瓦斯含量相对较高。煤层较薄且含硫量大，不具有开采价值。但由于M8煤距离M9煤层间距较小，目前开采区域层间距仅15m，M9煤开采过程中M8煤瓦斯会直接通过采空区顶板裂隙大量涌入到M9煤采空区，造成采空区大量瓦斯涌出威胁M9煤正常生产。因此，M9煤生产期间防止M8煤瓦斯成为安顺煤矿瓦斯防治的重点和难点。近年来，通过反复研究和实验，安顺煤矿在近距离煤层群煤与瓦斯共采 开采M9煤的同时抽采M8煤瓦斯）上形成了一套有效的技术方案，有效解决了临近层瓦斯对采煤工作面的安全威胁，大幅度提高了矿井瓦斯抽采量，实现了安全生产，同时也促进了矿井瓦斯发电效益的提升。

2 安顺煤矿近距离煤层群煤与瓦斯共采关键技术介绍

2.1 项目实施背景及条件

安顺煤矿目前主要开采M9煤，其上覆煤层M8煤距离M9煤层间距仅15m，M9煤回采期间M8煤瓦斯对工作面生产造成严重威胁，通过近几年回采期间瓦斯涌出量统计，M9煤回采期间采空区瓦斯最大涌出量达45m3/min。需重点对M8煤瓦斯进行拦截抽采，以保证M9煤安全回采。

9303工作面采用综合机械化一次采全高后退式采煤法，采高控制在1.6 m-2m之间。采煤工艺为：采用MG132/320-WDI型采煤机破煤、装煤，工作面采用SGZ-630/320型刮板输送机运煤，进风巷采用SZZ-620/55转载机、SSJ800/55×2型胶带输送机运煤，工作面采用全部垮落法处理采空区。

2.2 M9煤回采期间M8煤瓦斯抽采的关键层位分析

安顺煤矿M9煤直接顶为泥质粉砂岩，厚度5.27 m，再往上为老顶灰岩，厚度4.9 m，再上方为细砂岩，厚度4.5 m左右，再上就是M8煤。M9煤厚度为1.53 m，采高与实际煤厚相同。根据计算直接顶垮落后基本能够填满采空区，对老顶灰岩起到一定的支持作用，限制了老顶下沉幅度，造成老顶会在一定范围内悬顶不断裂，限制了裂隙带的发育。M8煤瓦斯受老顶悬顶影响，卸压瓦斯会在一定范围内阻断在老顶上方，在老顶周期来压时才会通过裂隙导通道M9煤采空区，其实际表现就是在周期来压时采空区瓦斯大量涌出难以控制。因此，M8煤瓦斯抽采的关键层位应该选择在灰岩顶班粉砂岩层位。

2.3 M8煤卸压瓦斯拦截抽设计

2.3.1 高位钻场实施高位钻孔拦截抽采

9303回风巷切眼后80m位置施工一个高位钻场，钻场施工在距M9煤层顶板9～12m位置，钻场规格为6m*6m*3m。钻场内施工两排裂隙瓦斯抽放钻孔，上排距钻场底板1.8 m开孔，下排钻孔距钻场底板1.3 m开孔，开孔间距0.6 m，终孔间距3m，钻孔设计深度11m-71m，扇形布置，控制工作面回采方向10-80m范围、切眼方向5-41m范围，拦截抽采裂隙带瓦斯。

2.3.2 回风巷施工高位钻孔拦截抽采M8煤瓦斯

为增加M8煤瓦拦截斯抽量，在9303回风巷施工高位钻孔，每组高位孔6个，开孔间距为0.4 m，开孔位置在距下帮1.4 m向巷道中部开3个，向回风方向4m再开3个为一组，控制回采煤体走向方向50m，倾向方向15-40m，使高位钻孔与高位钻场钻孔对采空区实现网格式抽放，增加裂隙带高浓度抽采量。

2.3.3 定向钻机施工以孔代巷钻孔抽采采空区瓦斯

9303回风巷430m位置施工一个定向钻机钻场，钻场规格为10m*5m*3m。钻场内施工以孔代巷钻孔，拦截抽采裂隙带瓦斯。目前已施工两个钻孔，1#钻孔长度为320m，2#孔的长度为300m，3#孔的长度为207m。（图1）

图1 定向钻场钻孔设计图

2.4 抽采效果分析

通过实验对比，高位钻场、回风巷顶板高位钻孔、千米定向钻机钻孔控制抽采层位均为M9煤顶板灰岩上方，距离M9煤顶板13m左右，瓦斯抽采浓度最高均能达到90%左右，说明层位选择合理。

我们对三种钻孔的抽采量进行了统计对比，见表1。

表1 M8煤瓦斯抽采效果对比分析表

通过简单对比，单孔纯流量定向钻孔最大，平均达5 m3/min，抽采时间长达48天，其它钻孔虽然抽采效果较好，但由于有效作用时间短，高位钻场开掘工程量较大。折算百米钻孔瓦斯抽采量，高位钻场为16200m3/百米钻孔，高位钻孔为14400m3/百米钻孔，定向钻孔为108000m3/百米钻孔。定向钻机施工定向长钻孔实施以孔代巷抽采效率是其他钻孔的6倍以上。

2.5 结论

根据几种抽采措施效果总结，目前采用ZDY6000LD型千米定向钻机施工高位钻孔实施以孔代巷卸压抽采效果明显，经统计目前工作面临近层M8煤瓦斯涌出量约45m3/min，采用定向钻机钻孔与高位钻孔同时抽采，累计抽采量为40m3/min，有效解决了工作面回采期间的瓦斯治理难题。下一步优化采用以千米定向钻机施工定向长钻孔进行以孔代巷拦截抽采，预计施工7-8个钻孔就能完全解决瓦斯治理问题。

结束语

瓦斯至今仍是煤矿第一大杀手，找到一种技术上可行、经济上合理的矿井瓦斯治理技术方案，确保矿井安全生产，有效降低矿井生产成本，是瓦斯灾害矿井生存和发展急需解决的问题。巩固实施和推广应用千米定向钻机实施以孔代巷抽采技术、高位钻场拦截临近层瓦斯技术是解决临近层瓦斯治理难题有效手段之一。