綜采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)

朱勇鋼

摘要：分析綜采工作面上隅角瓦斯運移規(guī)律，針對性地采取了本煤層預(yù)抽、高位鉆場裂隙帶抽采、埋管抽采等方法抽采瓦斯;留設(shè)尾巷通風、布置低位瓦斯排放巷、均壓平衡法等方法風排瓦斯相結(jié)合的方式治理上隅角瓦斯，有效地控制了瓦斯預(yù)警，杜絕了瓦斯超限。

關(guān)鍵詞：瓦斯治理 ?上隅角 ?瓦斯預(yù)警 ?抽采

五陽煤礦是山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司所屬的一座大型現(xiàn)代化礦井，位于潞安礦區(qū)北東部邊緣，隸屬長治市襄垣縣轄區(qū)。井田南北長約13km，東西寬約10 km，面積約為78.3649km2。所采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組中下部的3#煤層。該區(qū)域3#煤層厚度3.75-7.6m，平均厚度6.13m，賦存穩(wěn)定，屬高瓦斯礦井。

7603綜采工作面位于該礦井田西南部，76采區(qū)南部，處于南豐回風井通風系統(tǒng)末端，工作面平均該工作面運、回兩行均沿頂板布置，采回采方式為低位放頂煤;通風方式采用“U+I”一進兩回的方式，即運輸巷進風，回風巷和巖石瓦斯排放巷回風。工作面實際配風2100m3/min，已達到通風系統(tǒng)配風上限;正?；夭蓵r日產(chǎn)量4000噸，預(yù)計平均絕對瓦斯涌出量為20m3/min;正?；夭蓵r，因受頂板來壓影響，預(yù)測上隅角會頻繁出現(xiàn)瓦斯預(yù)警，將嚴重制約該工作面正?；夭?。如何預(yù)防上隅角瓦斯預(yù)警，已成為該工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵。

1 上隅角瓦斯運移規(guī)律分析

1.1 瓦斯擴散方式分析。在正常通風條件下，綜采工作面上隅角的瓦斯在空氣中擴散有以下幾種形式：①瓦斯分子自由擴散。②瓦斯對流運移。③空氣無規(guī)則紊流脈動引起的瓦斯紊流擴散。④瓦斯彌撒。⑤瓦斯的驅(qū)替運移。

1.2 低位放頂煤綜采工作面瓦斯成分分析。根據(jù)五陽煤礦7603工作面地質(zhì)報告及回采期間瓦斯涌出量現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明，其工作面風流中的瓦斯來源主要由3部分組成，分別是①工作面落煤及暴露面瓦斯涌出;②采空區(qū)留煤瓦斯涌出;③頂板裂隙帶瓦斯涌出。這3部分分別占瓦斯總量的25-30%，45-50%，20-25%。

1.3 U型通風方式介紹。綜采工作面采用U型通風時，上隅角因受落煤瓦斯和采空區(qū)涌出瓦斯的雙重影響，加之通風不暢，瓦斯預(yù)警甚至超限已成為必然。實踐證明，通過增加工作面配風量來解決上隅角瓦斯問題收效甚微。

2 上隅角瓦斯治理技術(shù)

通過實踐對比，并進行優(yōu)化篩選，最終確定以“抽采為主、風排為輔”的瓦斯治理手段。首先加強抽采，降低本煤層瓦斯含量、采空區(qū)瓦斯?jié)舛群透唔斄严稁咚節(jié)舛龋瑥母旧辖档凸ぷ髅嫱咚褂砍隽?，降低上隅角瓦斯預(yù)警風險;同時加強通風瓦斯管理，通過布置低位瓦斯排放巷、留設(shè)尾巷通風、均壓平衡法等方法，改變采空區(qū)流場，控制上隅角瓦斯?jié)舛龋瑥默F(xiàn)場管控上嚴格執(zhí)行“控制瓦斯預(yù)警，杜絕瓦斯超限”的理念。

2.1 綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)。為了從根本上治理綜采工作面上隅角瓦斯預(yù)警，在7603綜采工作面采用以“本煤層預(yù)抽為主、多種手段相結(jié)合”的方式，提高抽采效果。共計采用了本煤層預(yù)抽、高位鉆場打設(shè)頂板裂隙帶鉆孔抽采、上隅角埋管抽采上隅角瓦斯的手段，降低工作面整體瓦斯?jié)舛龋瑢⒏邼舛韧咚古c作業(yè)人員分離，改善了作業(yè)環(huán)境，提高本質(zhì)安全性能。

2.2 瓦斯排放巷。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，結(jié)合五陽煤礦地質(zhì)、瓦斯賦存條件，專用瓦斯排放巷布置在煤層頂板，有利于采空區(qū)瓦斯治理。故在7603工作面距回風巷水平15米、距煤層頂板5米布置一條斷面為矩形，面積為6.76m2（2.6m×2.6m），支護形式為錨網(wǎng)支護的內(nèi)錯巖石瓦斯排放巷，貫穿整個工作面，與切眼采用垂直貫通，巷口建筑調(diào)節(jié)風門以控制巷道風量，確保瓦排巷風量在可控范圍內(nèi)，并制定專項管理措施，通過加強頂板管理、加強放煤管理、控制風量、密切關(guān)注瓦斯?jié)舛茸兓闆r等，來控制上隅角瓦斯?jié)舛?，確保通風系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。

2.3 留設(shè)尾巷。因7603工作面回風巷與76采區(qū)的放水巷溝通，具備變Y型通風條件，且避免了增掘?qū)Ｓ没仫L巷，故采取在回風巷里段打設(shè)2道永久調(diào)節(jié)風門，控制尾巷通風量;回采期間緊跟支架后尾梁、緊貼采空區(qū)矸石用厚度為150mm的方木打設(shè)1.5m×1.5m的木垛，木垛間距為1m，加強采空區(qū)回風巷支護，盡量保證尾巷通風斷面，改造工作面通風方法、改變上隅角流場來控制上隅角瓦斯?jié)舛?，具體情況見圖1：

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圖1 ?綜采工作面變Y型通風時風流流場及瓦斯運移方向

2.4 均壓法治理綜采工作面瓦斯。工作面回采期間瓦斯測定數(shù)據(jù)顯示，采空區(qū)涌出瓦斯量占總量的45-50%，其中90%以上均由采空區(qū)漏風從上隅角帶出，且根據(jù)采空區(qū)涌出瓦斯受頂板垮落、周期來壓等因素影響，有周期變化性和突發(fā)性，控制難度較大。由此可見，控制好采空區(qū)瓦斯流向，不僅能有效地控制工作面整體瓦斯涌出量，更能使上隅角瓦斯?jié)舛炔▌臃群皖l率大幅降低，從而更好地控制瓦斯預(yù)警和超限。

根據(jù)7603工作面自身地理位置、煤層賦存條件、巷道布置特征等，制定了通過控制回風巷風量、增加尾巷和瓦排巷配風，進而改變上隅角風流方向、平衡采空區(qū)負壓的方法，最終達到采空區(qū)瓦斯流向尾巷或保留在采空區(qū)內(nèi)部，降低工作面回風流和上隅角瓦斯?jié)舛鹊哪康?，調(diào)整前后風量、瓦斯數(shù)據(jù)見表1：

3 現(xiàn)場管理

3.1 停機管理，即機組在瓦排巷至回風巷間割煤時、放頂時、掐管時、打設(shè)木垛時，停止割煤，待作業(yè)完畢恢復(fù)正常后方可作業(yè)。

3.2 控制割煤速度，1-85架間割煤速度不得大于2m/min，85-100架間割煤速度不得大于1.5m/min，確保割煤時盡可能勻速割煤。

3.3 加強頂板維護，割煤期間，頂板破碎時必須及時移架，升起防片幫板，架間縫隙大于200mm時，必須及時打開側(cè)護板。

3.4 嚴格執(zhí)行放煤管理制度，在瓦排巷正下方前后3架放煤過程中，必須見矸，并將碎矸石放盡，保證瓦排巷通風效果。

3.5 加強巷道維護，每旬安排專人檢查瓦排巷巷道支護情況，并測定巷道風量，發(fā)現(xiàn)異常，及時組織人員加強支護。

3.6 加強瓦斯涌出量分析，制定瓦斯曲線分析制度，安排專人每天分析該工作面各測點瓦斯曲線，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報并深入現(xiàn)場處理。

3.7 加強上隅角瓦斯管理，作業(yè)隊組安排專人看護上隅角瓦斯傳感器，觀察數(shù)據(jù)變化情況，發(fā)現(xiàn)異常及時匯報、處理。

3.8 加強特殊環(huán)節(jié)管控，初采時、初次來壓期間、周期來壓期間、過地質(zhì)構(gòu)造、過聯(lián)絡(luò)巷、過地質(zhì)異常區(qū)等，及時安排相關(guān)專業(yè)人員跟班，確保安全生產(chǎn)。

3.9 加強尾巷管理，在工作面上隅角和尾巷里段口打設(shè)柵欄，按瓦排巷管理標準管理，嚴禁人員無計劃進入該區(qū)域。如特殊情況確需在該區(qū)域活動，必須編制專項安全技術(shù)措施，并在停產(chǎn)情況下確保安全方可進入。

4 結(jié)語

低位放頂煤綜采工作面上隅角瓦斯治理，是煤礦瓦斯管理的重點，只有因地制宜地制定綜合治理措施，才能有效地控制瓦斯預(yù)警，杜絕瓦斯超限，從根本上杜絕瓦斯事故的發(fā)生，促進煤礦安全、高效、健康地發(fā)展。五陽煤礦7603工作面根據(jù)現(xiàn)場情況，制定了“抽采為主、抽排結(jié)合”的治理模式，在風量嚴重受限的情況下，已實現(xiàn)包括初采、初次來壓、周期來壓、過聯(lián)絡(luò)巷、過斷層、過異常區(qū)等特殊環(huán)節(jié)在內(nèi)6個月無瓦斯預(yù)警，取得了明顯效果，保證了工作面安全、高效生產(chǎn)。

參考文獻：

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