三软煤层瓦斯治理的范例淮北矿业集团芦岭煤矿开采软岩保护层治瓦斯的技术，对淮北矿区乃至全国范围内复杂地质条件下的深部矿井瓦斯治理都具有示范意义

●本报记者 丁继民 通讯员 王敬华 王盟

2015年7月，安徽淮北矿业集团芦岭煤矿建成了全国第一个软岩综采工作面。在2015年召开的全国煤矿瓦斯防治工作交流会上，该矿开采软岩保护层治瓦斯的技术，受到国家煤矿安监局的高度评价。作为一个“水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地压”六害并存的矿井，芦岭煤矿是怎样攻坚克难，开采软岩保护层治瓦斯的？近日，记者走进该矿，一探究竟。为什么选定软岩作保护层？芦岭煤矿Ⅲ1采区的主采8、9、10煤层均为突出煤层，瓦斯压力大、含量高。随着矿井开采深度增加，地压、瓦斯压力增加，煤层突出危险性也随之增加。该矿原有治理瓦斯的“底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯技术”，已经无法满足安全生产的需要。据了解，保护层是指为消除或削弱相邻煤层的突出或冲击地压危险而先开采的煤层或矿层。也就是说，先开采无突出危险的煤层，使其下部突出危险性较高煤层中的瓦斯通过采动裂隙向保护层大量释放，从而达到开采一层煤、解放一层煤的区域性治瓦斯的目的。开采保护层一般实施于煤层，很少实施于软岩。该矿曾经尝试将10煤层作为保护层开采，但是这样不仅需要区域消突，投入大、施工时间长，而且工作面机风巷掘进期间需要多次揭煤，存在安全隐患。此外，该煤层顶底板为坚硬砂岩，采掘过程中需要放炮，同时过断层难度大，采空区遗煤多，防火压力大。“经过尝试，发现10煤层不具备作为保护层开采的条件，需要重新选择保护层。经我们探查，发现距9煤层底板法距54米至69米和距10煤层顶板法距20米至30米，有一层比较稳定的软岩，即Ⅲ11软岩工作面。”该矿总工程师王新琨说，“我们在想，能不能把这一层软岩作为保护层进行开采，同时达到释放上部8、9煤层和下部10煤层瓦斯的效果？经过多方论证，我们觉得可行，准备试一试。”瓦斯泄压释放量达85%以上在施工过程中，该矿遇到了许多难题，比如工作面设计参数确定、煤机选型、后运连续化排矸和瓦斯治理，等等。为此，该矿成立了软岩保护层瓦斯开采治理领导小组，下设通风系统改造、瓦斯综合治理工程、瓦斯抽采系统改造和除尘系统改造4个专业组，开展技术攻关。Ⅲ11软岩工作面为Ⅲ1采区首个保护层开采工作面。考虑到是软岩，因此工作面不能过长，且采高要适中。此外，他们还要综合考虑工作面推进度、瓦斯抽放钻孔的施工难度、卸压效果等因素。进行多次技术论证，他们确定了采用走向长壁综合机械化采岩法开采，使用全部垮落法管理顶板，且采高控制在2米，进行上行割岩，往返一次割一刀，月进尺保持在60米。考虑到煤质问题，为了确保Ⅲ11软岩工作面回采的岩石不进入煤流系统，该矿在该工作面建立了矸石后运连续化系统。该系统将老副井下延改为矸石提升井，新建了皮带排矸系统，实现排矸皮带化。他们还在地面回填段安装了旋转皮带，不但能加快排矸速度，提升排矸效率，也能满足掘进排矸的需要，确保了快速采掘作业。该矿在该工作面采用了全方位立体瓦斯抽采模式：对8、9煤层进行地面采动井、倾向拦截钻孔抽采、穿煤层卸压钻孔二次强化抽采；对10煤层进行底板岩巷穿层钻孔抽采，进一步减少保护层的瓦斯含量。此外，在该工作面采空区，该矿采取了尾巷井抽采与采空区埋管抽采相结合的方式，使保护层的瓦斯泄压释放量达到85%以上。综合效益有哪些“我们这项技术，不仅破解了三软煤层瓦斯治理难题，还确保了安全生产，真正实现了采煤采气一体化。Ⅲ11软岩工作面可抽采瓦斯3000万立方米，其中可利用瓦斯量为2000万立方米。”王新琨说，“该技术不需要施工穿层钻孔预抽瓦斯，钻孔工程量小了，首采面节省钻孔量16万米，全采区节省钻孔量80万米。”据王新琨介绍，Ⅲ11软岩工作面准备工程总量为2535米，两个队同时施工，仅用16个月，软岩工作面就具备了回采条件。工作面回采结束后，稳定3个月就具备准备8、9煤层工作面的条件了。相比采10煤层作为保护层，提前约2年时间。与此同时，开采Ⅲ11软岩工作面作为保护层，使得矸石无法进入矿井主运系统，而是单独排到地面，减少了矸石混入量，提高了煤质，大大降低了生产成本。此外，该矿建立了全封闭的地面排矸系统，减少了地面排矸过程中对环境的污染，同时利用旋转皮带回填矸石，效率大幅度提高。“开采软岩保护层能有效解决芦岭煤矿三水平开采面临的问题，对淮北矿区乃至全国范围内复杂地质条件下的深部矿井瓦斯治理都具有示范意义。”淮北矿业集团副总经理、总工程师葛春贵说。