麥捷煤礦“一礦一策、一面一策”瓦斯治理分析

＊王龍龍

（山西壽陽潞陽麥捷煤業(yè)有限公司 山西 045000）

1.礦井概況

山西壽陽潞陽麥捷煤業(yè)有限公司，開采8#、9#、15#煤層，批準(zhǔn)井田面積為8.0236km2。全井田劃分為兩個(gè)水平，輔助水平開采8#、9#煤層，主水平開采15#煤層。主水平標(biāo)高+1045m，輔助水平標(biāo)高+1090m。全礦井共劃分為三個(gè)采區(qū)，其中輔助水平劃分為兩個(gè)采區(qū)：8#、9#煤層各劃分為一個(gè)采區(qū)，分別為801采區(qū)、901采區(qū)；主水平15#煤層劃分為一個(gè)1505采區(qū)（12#煤層暫不開采）。2011-2016年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)8#、9#、12#、15#煤層進(jìn)行瓦斯參數(shù)測(cè)定和突出危險(xiǎn)性評(píng)估工作。根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，評(píng)估認(rèn)為麥捷煤礦8#、9#、12#、15#煤層均無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。2020年瓦斯涌出量測(cè)定報(bào)告顯示，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量22.91m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量8.06m3/t，回采工作面最大瓦斯涌出量20.09m3/min，掘進(jìn)面最大瓦斯涌出量0.26m3/min，屬高瓦斯礦井。

麥捷礦150506工作面采用“單U+高抽巷+裂隙帶抽采”的通風(fēng)方式，工作面不施工本煤層鉆孔。150506工作面為該瓦斯治理模式下的首個(gè)試驗(yàn)工作面，如果“風(fēng)排+高抽巷+裂隙帶抽采”瓦斯治理模式能滿足生產(chǎn)需求，該模式將逐步在瓦斯地質(zhì)條件類似的工作面推廣，否則將采用：“高抽巷+高位裂隙帶鉆孔+本煤層鉆孔+上隅角插管”的瓦斯治理模式[1]。

2.“一礦一策”瓦斯綜合治理方案

麥捷礦各煤層采掘工作面可解析瓦斯含量均在4.2m3/t以下，故不涉及銜接規(guī)劃區(qū)和超前治理區(qū)。達(dá)標(biāo)生產(chǎn)區(qū)：主水平1505采區(qū)（可解析瓦斯含量均在4.2m3/t以下，最大瓦斯壓力0.09MPa），輔助水平801采區(qū)（可解析瓦斯含量均在3.8m3/t以下）。

根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，鑒定認(rèn)為15#煤層鑒定區(qū)域無煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。根據(jù)麥捷煤礦實(shí)際情況，2021年采掘區(qū)域原始瓦斯含量在5m3/t以下，特制定以下瓦斯治理措施。

掘進(jìn)過程中只需進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證即可，煤巷掘進(jìn)工作面每40m檢測(cè)一次瓦斯含量W值、K1值和鉆屑量S值進(jìn)行局部突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，如果檢測(cè)到W值（超8m3/t）、K1值、鉆屑量S值超標(biāo)或其他瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，則掘進(jìn)工作面停止掘進(jìn)，或施工10-30m的短預(yù)抽鉆孔進(jìn)行預(yù)抽。經(jīng)過一段時(shí)間釋放或預(yù)抽瓦斯后，再次對(duì)檢測(cè)W值、K1值和鉆屑量S進(jìn)行效果檢驗(yàn)，直至效果檢驗(yàn)無突出危險(xiǎn)后方可掘進(jìn)。

對(duì)井下回采工作面施工高抽巷抽采、裂隙帶鉆孔抽采的方法作為區(qū)域瓦斯治理措施。經(jīng)抽采達(dá)標(biāo)評(píng)判合格后回采，回采過程中只需進(jìn)行區(qū)域驗(yàn)證即可，區(qū)域驗(yàn)證有突出危險(xiǎn)性后施工瓦斯釋放鉆孔或短預(yù)抽鉆孔，直至區(qū)域驗(yàn)證無突出危險(xiǎn)后繼續(xù)回采[2-3]。

釋放鉆孔或短預(yù)抽鉆孔均按照1個(gè)/m2布置。鉆孔在整個(gè)巷道斷面上均勻布置，左右控制到巷道輪廓線外5m，上下控制并穿透整個(gè)煤層，孔深15-30m，保證鉆孔深度沿巷道走向方向水平投影大于10m。瓦斯釋放鉆孔或短預(yù)抽鉆孔采用麻花鉆桿鉆進(jìn)，鉆孔孔徑75mm，如有軟分層，軟分層中應(yīng)適當(dāng)增加鉆孔數(shù)量，施工期間制定專門的安全技術(shù)措施。

3.“一面一策”瓦斯綜合治理方案

2021年計(jì)劃150506綜放工作面。150506工作面位于井田新區(qū)東翼，工作面北為150506采空區(qū)，南為實(shí)體煤，東為15#南軌、南皮、南回風(fēng)大巷，東為新區(qū)井田邊界。150506綜放工作面為單U+高抽巷模式，煤厚6.3m，采面長(zhǎng)度205m，可采長(zhǎng)度830m；采煤方法為放頂煤開采，計(jì)劃日產(chǎn)量為4600t。地面標(biāo)高為1375-1397m，工作面煤層底板標(biāo)高為930-1000m，埋深301-324m。

根據(jù)掘進(jìn)期間實(shí)測(cè)煤體最大瓦斯含量：4.0923m3/t，最大可解析瓦斯含量2.0753m3/t，殘存量2.017m3/t。150506工作面回采范圍內(nèi)無地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域，屬穩(wěn)定的可采煤層，頂板為石灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖。

(1)瓦斯涌出預(yù)測(cè)

150506工作面瓦斯來源主要由開采層采空區(qū)和鄰近層瓦斯涌出為主。同樣采取分源預(yù)測(cè)法進(jìn)行工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。150506工作面瓦斯來源主要由開采層瓦斯涌出、鄰近層（包括圍巖）和瓦斯涌出兩部分組成。根據(jù)分源預(yù)測(cè)法預(yù)測(cè)150506工作面正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)期間相對(duì)瓦斯涌出量最大為2.94m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量最大值為9.40m3/min。

表1 150506工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè)

(2)瓦斯治理措施

因150506工作面可解析瓦斯含量在1.6-2.0m3/t，可解析瓦斯量單項(xiàng)指標(biāo)已滿足工作面日產(chǎn)10000t標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)鄰近150502工作面本煤層預(yù)抽情況，本煤層預(yù)抽效果差，相較高抽巷抽采微乎其微；且15#煤層透氣性系數(shù)為0.01m2/MPa·d，百米鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0.265d-1，為可以較難抽放煤層。綜上所述，150506工作面不涉及本煤層鉆孔預(yù)抽瓦斯。

整個(gè)回風(fēng)順槽布置166個(gè)頂板裂隙孔，孔間距5m，進(jìn)尺13280m，降低回采期間上隅角區(qū)域上部裂隙帶高濃度瓦斯。

表2 頂板裂隙孔參數(shù)表

150506高抽巷掘進(jìn)到位后，外口砌筑密閉墻，閉前留設(shè)抽采管路，從15#南回風(fēng)大巷→15#公共高抽巷→150506高抽巷接設(shè)φ610mm的瓦斯主管，管路接至密閉以里8m，閉內(nèi)抽放口位置架設(shè)木垛保護(hù)。管路接好后，在回采前管路并入大系統(tǒng)由地面永久瓦斯泵站抽采排空。高抽巷斷面凈寬3.5m，凈高2.7m，斷面積9.45m2，長(zhǎng)度890m，距15#煤層頂板平均40m，與軌順?biāo)骄嚯x30m，提前下坡與工作面切眼小斷面貫通。

150506綜放工作面采用皮帶順槽進(jìn)風(fēng)，軌道順槽回風(fēng)的“U+高抽巷”通風(fēng)方式。150506工作面計(jì)劃配風(fēng)量1500m3/min左右，按照回風(fēng)流瓦斯?jié)舛炔怀?.8%規(guī)定，工作面風(fēng)排能力為12m3/min。

(3)瓦斯治理能力評(píng)估

150506工作面于2019年9月底開始回采，參考鄰近工作面瓦斯抽采參數(shù)，得出實(shí)際瓦斯治理能力遠(yuǎn)大于工作面預(yù)測(cè)絕對(duì)瓦斯涌出量（13.76m3/min），且自生產(chǎn)以來，各地點(diǎn)瓦斯?jié)舛?、風(fēng)速、工作面抽采率均滿足規(guī)定要求。

表3 瓦斯治理能力評(píng)估表

(4)其他保障措施

在綜放工作面回采期間，要做好周期來壓時(shí)的礦壓觀測(cè)和預(yù)報(bào)工作。在周期來壓之前，要做好超前控頂工作。在周期來壓時(shí)，要將來壓時(shí)瓦斯壓力納入安全生產(chǎn)管理。需要注意的是，在初次來壓和周期來壓期間，要根據(jù)直接頂垮落時(shí)的最大瓦斯涌出量來確定所需要風(fēng)量。與此同時(shí)，還要根據(jù)最大瓦斯量來配備相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備，并根據(jù)風(fēng)量確定工作面的煤炭產(chǎn)量。為了保證安全生產(chǎn)，割煤的速度要降到最低，而且不要與放煤同時(shí)進(jìn)行[4]。針對(duì)老塘內(nèi)遺煤氧化出現(xiàn)的瓦斯問題，要盡量保證放煤的效率，提高頂煤的放出率，從而減少上隅角處的瓦斯涌出量。此外，在來壓期間還需要做好瓦斯檢查和礦壓監(jiān)測(cè)工作，一旦發(fā)生有異常情況，應(yīng)該立即上報(bào)相應(yīng)的主管部門進(jìn)行處理。在有必要的情況下，為了保證安全，應(yīng)該立即停止開采，排除可能存在的安全隱患。

采掘工作面過地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，必須建立有效的瓦斯預(yù)防機(jī)制，抽采部門在打鉆過程中若發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)匯報(bào)；監(jiān)控部門必須保證瓦斯超限后切斷掘進(jìn)巷道及其回風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)電器電源；瓦檢員發(fā)現(xiàn)瓦斯異常，必須立即撤出人員。采掘工作面過地質(zhì)構(gòu)造時(shí)，要保證最大配風(fēng)量，保證各高冒區(qū)瓦斯檢查全覆蓋，嚴(yán)格杜絕任何地點(diǎn)瓦斯積聚和機(jī)組截割矸石產(chǎn)生火花。采掘工作面過地質(zhì)構(gòu)造期間，通風(fēng)部門要對(duì)瓦斯涌出進(jìn)行記錄、分析，抽采部門要加強(qiáng)煤層參數(shù)的測(cè)定工作，及時(shí)準(zhǔn)確掌握局部參數(shù)變化，一旦超標(biāo)執(zhí)行停準(zhǔn)掘（采）制度，實(shí)施局部防突措施；過地質(zhì)條件變化區(qū)域后，要及時(shí)編制過地質(zhì)條件變化區(qū)域總結(jié)。

4.小結(jié)

礦井瓦斯防治是煤礦安全工作的重點(diǎn)內(nèi)容之一。為了進(jìn)一步提高煤礦瓦斯治理的效率，煤礦開始推進(jìn)“一礦一策、一面一策”瓦斯治理的理念。麥捷煤礦根據(jù)自身的實(shí)際情況，堅(jiān)持實(shí)施這種瓦斯治理理念。本文詳細(xì)地介紹了“一礦一策”和“一面一策”的具體措施，可以為類似條件下瓦斯治理提供一定的參考。