薄煤層工作面上隅角瓦斯治理實(shí)踐

溫志新

（晉城煤業(yè)集團(tuán) 寺河煤礦 二號(hào)井，山西 晉城048019）

寺河煤礦二號(hào)井9＃煤層位于3＃煤層采空區(qū)之下50余米，94311工作面正?；夭蓵r(shí)工作面瓦斯涌出量包括本煤層瓦斯以及上方采空區(qū)泄露瓦斯。由于工作面上覆3＃煤層已經(jīng)開(kāi)采完畢，一系列問(wèn)題導(dǎo)致工作面在現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)條件下上隅角瓦斯?jié)舛阮l繁超限，難以滿足工作面正常安全回采需求。因此，對(duì)工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究，解決工作面上隅角瓦斯?jié)舛阮l繁超限問(wèn)題，對(duì)于工作面正常安全回采，提升礦井效益意義重大〔3～4〕。

1 工作面概況

山西晉煤集團(tuán)寺河二號(hào)井是集團(tuán)公司重點(diǎn)發(fā)展礦井，礦井中長(zhǎng)期采掘銜接安排以9＃煤為主。94311工作面為典型的薄煤層工作面，煤層傾角2°～10°，平均3°，容重1.51t／m3，瓦斯絕對(duì)涌出量預(yù)計(jì)為15m3／min，CO2的絕對(duì)涌出量預(yù)計(jì)為0.62m3／min。工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度1775 m，傾斜長(zhǎng)度200m，設(shè)計(jì)采高為1.5m，工作面沿底板推進(jìn)，以風(fēng)定產(chǎn)，設(shè)計(jì)循環(huán)進(jìn)度0.6m。四六制作業(yè)（夜、早、午、晚班，一個(gè)班檢修，三個(gè)班生產(chǎn)），循環(huán)方式為生產(chǎn)班進(jìn)3個(gè)循環(huán)，日進(jìn)9個(gè)循環(huán)。

94311工作面切眼凈斷面規(guī)格為5.9m×2.2m，錨－索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。94221運(yùn)輸巷和94222軌道巷均為寬4.8 m，高2.3m，錨－索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)；94222副巷（輔助回風(fēng)巷）寬4.0m，高2.2m，錨－索網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)。工作面巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)示意見(jiàn)圖1。

圖1 工作面巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)示意

2 工作面通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化及調(diào)整措施

2.1 工作面通風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

94311工作面為一進(jìn)兩回通風(fēng)系統(tǒng)，即94221進(jìn)風(fēng)，94222和94222副巷為回風(fēng)巷。在工作面回采過(guò)程中，由于工作面特殊頂?shù)装鍡l件及上部3＃煤層采空區(qū)的影響，導(dǎo)致現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)不能滿足正常生產(chǎn)要求，瓦斯超限問(wèn)題較為嚴(yán)重。

工作面回采過(guò)程中（8.5～8.10）上隅角瓦斯涌出情況見(jiàn)表1。

表1 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整前工作面上隅角瓦斯涌出情況

由表1知工作面進(jìn)風(fēng)量1120m3／min，回風(fēng)量平均值為960m3／min，工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.13%，最小為0.12%；最大平均值為0.78%，最小平均值為0.58%，由此可以看出，現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)條件下，工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸掷m(xù)較大。

2.2 工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整措施

通過(guò)分析研究決定，將現(xiàn)有的“一進(jìn)兩回”通風(fēng)方式調(diào)整為“兩進(jìn)一回”通風(fēng)方式，即94221巷、94222副巷調(diào)整為進(jìn)風(fēng)巷，94222巷調(diào)整為回風(fēng)巷。具體調(diào)整措施如下：

（1）準(zhǔn)備工作。系統(tǒng)調(diào)整前提前把94222巷與94222副巷聯(lián)絡(luò)巷橫川間的調(diào)節(jié)風(fēng)窗逐一進(jìn)行檢查，確保調(diào)節(jié)風(fēng)窗完好，并核實(shí)窗口面積50mm×100mm。

（2）通風(fēng)設(shè)施構(gòu)筑

① 縮小94222巷與94222副巷聯(lián)絡(luò)巷處永久調(diào)風(fēng)窗窗口面積，將風(fēng)窗窗口面積由原來(lái)的1500mm×1500mm縮小為200mm×200mm。

② 縮小94222副巷聯(lián)絡(luò)巷處永久調(diào)風(fēng)窗窗口面積，風(fēng)窗窗口面積由原來(lái)的2000mm×2000mm縮小為100mm×200mm。

③94222巷與94222副巷間橫川要有2個(gè)橫川（即通風(fēng)橫川和開(kāi)路橫川）保持調(diào)風(fēng)窗面積不小于1500mm×1500mm。

④94222巷超前支護(hù)內(nèi)要設(shè)置一個(gè)增阻設(shè)施。

⑤ 當(dāng)工作面推進(jìn)至正對(duì)橫川時(shí)，要封閉上一個(gè)橫川，并打開(kāi)通風(fēng)橫川和開(kāi)路橫川。

（3）局部通風(fēng)機(jī)安裝

① 為保證通風(fēng)的可靠性，采用“雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換”，并實(shí)現(xiàn)“三專兩閉鎖”。

② 根據(jù)風(fēng)量需求選擇FBCD.NO.6／2×15kW 對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)。

③局部通風(fēng)機(jī)及開(kāi)關(guān)安裝在距94222副巷正前750 m處，風(fēng)機(jī)安裝時(shí)必須吊高或墊高，距離巷道底板不小于0.3m，風(fēng)機(jī)上安裝風(fēng)量調(diào)節(jié)裝置。

④ 正對(duì)局部通風(fēng)機(jī)最近的聯(lián)絡(luò)巷橫川把調(diào)節(jié)設(shè)施改為永久雙向風(fēng)門。

⑤根據(jù)94311采面推進(jìn)進(jìn)度適當(dāng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的安裝位置。

⑥94222副巷局部通風(fēng)機(jī)服務(wù)區(qū)域嚴(yán)禁安裝任何機(jī)電設(shè)備。

（4）調(diào)整后風(fēng)流路線

①94221巷進(jìn)風(fēng)流部分進(jìn)入措施巷，部分進(jìn)入工作面，工作面部分風(fēng)流通過(guò)通風(fēng)橫川進(jìn)入94222副巷及開(kāi)路橫川后流入94222巷，工作面另一部分風(fēng)流直接流入94222巷。

②94222副巷部分進(jìn)風(fēng)流通過(guò)開(kāi)路橫川流入94222巷，另一部分風(fēng)流由局部通風(fēng)機(jī)吸入，供風(fēng)至92222副巷正前后，局部通風(fēng)機(jī)回風(fēng)由開(kāi)路橫川流至94222巷。

（5）配風(fēng)要求。94311采面總風(fēng)量2400m3／min，其中措施巷風(fēng)量200m3／min，94311切眼風(fēng)量1100m3／min（通風(fēng)橫川風(fēng)量350m3／min），94222副巷風(fēng)量1100m3／min（橫川過(guò)風(fēng)量30×18＝540m3／min，風(fēng)機(jī)及其他風(fēng)量560 m3／min）。

調(diào)整后的通風(fēng)系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2 調(diào)整后工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意

3 工作面通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化效果分析

工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，工作面通風(fēng)系統(tǒng)為“兩進(jìn)一回”通風(fēng)方式，通過(guò)近3個(gè)月的日常檢查，94311工作面主要巷道及硐室未發(fā)現(xiàn)卸壓漏風(fēng)問(wèn)題，均壓通風(fēng)機(jī)工作狀況和通風(fēng)良好。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，工作面實(shí)際進(jìn)風(fēng)量2040 m3／min，回風(fēng)量平均為1920m3／min。

通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，工作面回采過(guò)程中的上隅角瓦斯涌出情況見(jiàn)表2。

表2 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后工作面上隅角瓦斯涌出情況

由表2可以看出，工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整為“兩進(jìn)一回”通風(fēng)方式后，通過(guò)9月21日～9月28日對(duì)工作面回采過(guò)程中上隅角瓦斯涌出情況的統(tǒng)計(jì)，在工作面進(jìn)風(fēng)量2040 m3／min時(shí)，工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸畲鬄?.38%，最小為0.05%；最大平均值為0.25%，最小平均值為0.17%，監(jiān)測(cè)期間未出現(xiàn)工作面上隅角瓦斯超限現(xiàn)象。由此可以看出，通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，在新通風(fēng)系統(tǒng)條件下，工作面進(jìn)風(fēng)量、回風(fēng)量均顯著增大，工作面上隅角瓦斯?jié)舛阮l繁超限的現(xiàn)象得到了較好的控制，通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整對(duì)于工作面上隅角瓦斯問(wèn)題的治理效果顯著。

4 臨近層采空區(qū)瓦斯抽采

4.1 鉆場(chǎng)布置

94311工作面瓦斯抽放鉆場(chǎng)布置在94222巷內(nèi)，為保證臨近層采空區(qū)瓦斯抽放效果，且便于抽放作業(yè)接替，每隔50m布置一個(gè)鉆場(chǎng)，設(shè)計(jì)鉆場(chǎng)32個(gè)，鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)格為6 m×3m×2.2m。

4.2 鉆孔布置

3＃與9＃煤層間距約為45m，為使鉆孔能打到3＃煤層采空區(qū)，對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行充分抽采，設(shè)計(jì)高位頂板鉆孔分上下兩層，其中上層鉆孔長(zhǎng)度85m，位于3＃煤層底板導(dǎo)通裂隙處；下層鉆孔長(zhǎng)度110m，位于3＃煤層采空區(qū)內(nèi)（見(jiàn)圖3）。鉆孔直徑均為113mm。采用聚氨酯材料進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度不得小于4m，確保鉆孔的密封性。

圖3 高位頂板鉆孔布置立體示意

4.3 抽采效果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流量表顯示，抽采量可達(dá)18m3／min，達(dá)到了頂板鉆孔抽采臨近層采空區(qū)瓦斯的效果。

5 結(jié)語(yǔ)

1）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，工作面原有的“一進(jìn)兩回”通風(fēng)方式不能滿足工作面的正常生產(chǎn)需求，工作面進(jìn)風(fēng)量為1120m3／min，回風(fēng)量960m3／min，上隅角瓦斯超限問(wèn)題嚴(yán)重。

2）通過(guò)構(gòu)筑通風(fēng)設(shè)施、安裝局部通風(fēng)機(jī)等方式，將工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整為“兩進(jìn)一回”通風(fēng)方式，將94221巷、94222副巷調(diào)整為進(jìn)風(fēng)巷，94222巷調(diào)整為回風(fēng)巷。

3）工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，工作面進(jìn)風(fēng)量增大至2040 m3／min，回風(fēng)量平均值為1920m3／min，工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸迒?wèn)題得到明顯改善，配合頂板高位鉆孔，瓦斯抽采量達(dá)到18m3／min，從根本上消除了工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題。

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