向斜構造區(qū)工作面瓦斯治理技術應用

柳志宏

（山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

瓦斯治理是煤礦安全生產(chǎn)中重要一項內(nèi)容，對于高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井或瓦斯富集區(qū)工作面在開采前必須進行合理有效的瓦斯治理，從而降低采掘期間瓦斯涌出量，避免瓦斯事故發(fā)生；目前國內(nèi)外對于構造區(qū)域區(qū)采掘工作面主要采用煤層瓦斯抽采、上隅角瓦斯埋管抽采以及采空區(qū)瓦斯抽采等局部瓦斯抽采技術進行瓦斯治理，但是在實際瓦斯治理過程中由于瓦斯治理重視力度不夠、瓦斯治理技術不到位以及監(jiān)控力度不足等原因，導致工作面瓦斯治理效果差，特別對于瓦斯富集區(qū)瓦斯涌出量大、涌出速度快，瓦斯治理難度更大；本文根據(jù)已采的向斜軸部109工作面以及正在開采的211工作面的現(xiàn)場情況作為研究背景，對向斜構造富集區(qū)209工作面提出了合理有效的瓦斯治理技術。

1 工程概況

店坪煤礦2016年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量4.23m3/min，相對瓦斯涌出量0.85m3/t，為低瓦斯礦井。2017年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量2.45m3/min，相對瓦斯涌出量0.76m3/t，為低瓦斯礦井。2018年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量3.45m3/min，相對瓦斯涌出量0.77m3/t，為低瓦斯礦井。

209工作面位于830水平二采區(qū)西翼，該面西至井田邊界，東與830系統(tǒng)大巷相通，南與207工作面相鄰(已形成系統(tǒng))，北為211工作面采空區(qū)；209工作面上部5#煤層未進行開采，工作面為實體煤。9#煤層上距5#煤層55～64m。9#煤底板為砂質(zhì)泥巖，密度較小；9#煤層下部有一層煤線，平均厚度50～60cm，層間距6～7m。

209工作面回采期間進入向斜軸部區(qū)域時瓦斯較高，回采期間上隅角最高瓦斯?jié)舛葹?.8%，工作面瓦斯最高濃度為0.38%，回風流瓦斯最高濃度為0.42%，根據(jù)已采向斜軸部區(qū)域工作面結合采掘工程平面圖煤層底板等高線分析，209工作面向斜軸部區(qū)域相對較寬，預測上隅角瓦斯高濃度持續(xù)時間比較長，這樣在回采過程中不得以減小循環(huán)進度，甚至于停產(chǎn)去處理上隅角瓦斯的問題。這將直接影響工作面的單產(chǎn)水平，影響礦井的產(chǎn)量。

2 209工作面瓦斯綜合治理技術

2.1 提高瓦斯治理力度

正確認識到瓦斯氣體的危害，思想上高度重視工作面瓦斯異常期間的安全管理，各科室、隊組落實好崗位職責，特別是通風科、通風隊、綜采隊將各項措施落實到位，安全科加大監(jiān)管力度；嚴格執(zhí)行瓦斯超限停產(chǎn)原則。

（1）當工作面、工作溜子機尾處、回風流瓦斯?jié)舛瘸^報警值時，礦調(diào)度室立即指揮綜采工作面停止工作，切斷電源，并匯報相關領導。通風科、隊接到匯報立即組織處理，當瓦斯?jié)舛仍趫缶捣秶鷥?nèi)方可恢復生產(chǎn)。

（2）工作面配備專職瓦檢員。巡回檢查進風流、下隅角、工作面、工作溜子機尾處、回風流等其他地點后，其余時間留守在工作溜子機尾處，對有毒有害氣體等進行檢查；同時合理配備工作面風量，進一步稀釋工作面瓦斯?jié)舛取?/p>

（3）加強切頂卸壓沿空留巷頂板及采空區(qū)垮落管理，確保頂板支護到位、采空區(qū)垮落正常，從而保證工作面正常通風。

（4）做好工作面防塵管理。割煤時機組噴霧和下風側架間噴霧正常開啟；前移封口柱時必須先對隅角區(qū)域灑水沖洗；機組過后及時對機尾30m范圍內(nèi)灑水滅塵；每班下班前專人對工作面和端頭灑水沖洗，每2d對正副兩巷灑水沖洗一次。

（5）確保安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)正常運行。各類傳感器按標準吊掛；定期檢查監(jiān)控電纜和傳感器的完好；確保監(jiān)控系統(tǒng)斷電可靠、有效，當瓦斯?jié)舛冗_到斷電濃度及時切斷工作面及回風流全部非本質(zhì)安全型電氣設備電源。

2.2 加強煤層瓦斯抽采

為了有效控制工作面回采期間煤層瓦斯涌出量，決定對209工作面回采煤層布置交錯長鉆孔進行瓦斯抽采。

（1）采用專用鉆機配套直徑為65mm鉆桿以及直徑為75mm鉆頭進行煤體鉆孔施工，鉆孔布置在2091巷以及2092巷兩側煤壁上，兩側鉆孔交錯布置，如圖1所示。

圖1 209工作面煤層交錯式瓦斯抽采鉆孔布置示意圖

（2）瓦斯抽采鉆孔深度為100m，直徑為75mm，鉆孔布置間距為20m，鉆孔垂直煤體布置，鉆孔開口位置距底板距離為1.5m。

（3）瓦斯抽采鉆孔超前工作面20m布置，瓦斯鉆孔施工完后對鉆孔內(nèi)安裝瓦斯抽采支管，并對鉆孔空口處采用聚氨酯、封孔器進行封堵，封孔長度不低于5.0m。

（4）將瓦斯抽采支管分別與巷道內(nèi)瓦斯抽采主管路連接進行瓦斯抽采，每個鉆孔瓦斯抽采時間不低于7d，瓦斯抽采期間應隨時對鉆孔瓦斯?jié)舛?、抽采量以及衰減情況進行監(jiān)測記錄。

2.3 優(yōu)化工作面通風系統(tǒng)

店坪煤礦多數(shù)工作面主要采用U型通風系統(tǒng)，該通風具有系統(tǒng)結構簡單、巷道掘進工程量小以及通風設施布置數(shù)量少等優(yōu)點，但是U系統(tǒng)通風系統(tǒng)風阻大、漏風量大不利于工作面上隅角瓦斯治理，所以對209工作面通風系統(tǒng)進行合理優(yōu)化采用“Y”型通風系統(tǒng)。

（1）由于209工作面采用無煤柱回采工藝，209工作面與207工作面共用一條巷道（2092巷為沿空留巷），所以將209工作面U型通風系統(tǒng)優(yōu)化為Y型通風系統(tǒng)，即2091巷、2092巷為進風巷，工作面回風流沿沿空巷進入207工作面（已準備未回采），然后沿2072巷流入總回風巷內(nèi)，如圖2所示。

圖2 209工作面Y型通風系統(tǒng)平面布置示意圖

（2）工作面回采時及時對沿空巷采空區(qū)側進行封堵，防止風流進入采空區(qū)或者采空區(qū)內(nèi)有害氣體進入回風流中，可對采空區(qū)側安裝擋矸裝置并對擋矸裝置安裝金屬網(wǎng)風筒布。

3 工作面瓦斯治理效果

截止2021年8月27日209工作面已回采到位，通過對209工作面采取綜合瓦斯治理后，工作面在后期回采過程中瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂?，通過現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，取得了顯著應用成效：

（1）通過對209工作面煤層布置瓦斯抽采鉆孔進行本煤層瓦斯抽采后，在后期回采過程中落煤點瓦斯涌出量控制在0.32%以下，通過實測通過對鉆孔施工結束以及釋放兩個月后鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛扔?0%降低至30%。

（2）對工作面通風系統(tǒng)進行優(yōu)化后，解決了傳統(tǒng)U系統(tǒng)通風系統(tǒng)上隅角瓦斯治理難度大、瓦斯積聚嚴重等技術難題，降低了工作面通風風阻，減少了采空區(qū)內(nèi)漏風量，上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.24%以下，回風流中瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.38%以下，如表1所示。

表1 采取瓦斯治理措施前后工作面瓦斯?jié)舛葘φ毡?/p>

4 結束語

店坪煤礦通過對向斜構造區(qū)209工作面采取綜合瓦斯治理技術后，從根源上減少瓦斯的涌出，杜絕了209工作面在回采過程中出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，最終確保了安全生產(chǎn)，為了類似地質(zhì)條件工作面瓦斯治理提供了有力實踐依據(jù)，取得了顯著應用成效。