王英旭

（山西西山煤電股份有限公司，山西 古交 030200）

煤炭開采過程中，由于煤炭開采量短時間內(nèi)急劇增加，導(dǎo)致采煤工作面和巷道中的瓦斯含量急劇增加，給煤礦安全生產(chǎn)和職工人身安全帶來了嚴(yán)重影響。用單一的通風(fēng)方式來稀釋和排放瓦斯已不能滿足瓦斯治理的需要，因此，需要采取瓦斯抽采技術(shù)進行瓦斯綜合治理。

1 工作面概況及瓦斯涌出情況

西曲礦19201工作面地面位于22萬伏高壓鐵塔以西，南坪上回風(fēng)井井口南部，地表為高壓鐵塔及線路、生態(tài)公園、樹苗、公路及護林員房屋，工作面靠近東部地表有一條后背溝經(jīng)過，溝谷南低北高無匯水條件，蓋山厚度136～278 m。工作面井下位于南二盤區(qū)北部，南臨已回采的19202工作面，北臨南坪上進回風(fēng)井煤柱，東南部為22萬伏高壓鐵塔煤柱。工作面上覆18201、18202采空區(qū)，8#煤與9#煤層間距8～16 m，上覆12202、12203、12204采空區(qū)，層間距75 m左右。各工作面均留設(shè)保護煤柱。工作面所在的9#煤層厚度穩(wěn)定，煤層厚度1.85～2.30 m，平均2.23 m，煤層結(jié)構(gòu)0.50(0.04)1.69m。19202工作面煤層整體傾向西南，傾角3～8°，一般為5°。9#煤層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中上部普遍含有一層泥巖夾石，夾石厚度變化不大。9#煤層上部普遍含有一層泥巖偽頂，直接頂板為2.50 m的砂質(zhì)泥巖，直接底板為0.45m的砂質(zhì)泥巖。

19201工作面副巷總長度為1029m，巷道形狀為矩形，矩形巷道長4.2m，高2.6m，凈斷面積為10.92m2。切眼長度220m，巷道形狀為矩形，巷道寬為5.8m，高為2.8m，凈斷面積為16.24m2，支護形式為錨桿+鋼帶+點柱。正巷總長度為1025m，巷道形狀為矩形，矩形巷道長4.2m，高2.6m，凈斷面積為10.92m2。工作面傾向長220m，采用一次采全高的方法進行開采。

根據(jù)已回采完畢的19202工作面的瓦斯情況分析，預(yù)計回采期間19201工作面絕對瓦斯涌出量為4.81 m3/min，其瓦斯來源主要是19201本煤層及周邊、上覆已回采完畢的工作面采空區(qū)。由于19201工作面已進行了本煤層預(yù)抽，抽采量為2.01m3/min。預(yù)計風(fēng)排量為2.8m3/min。該工作面所采煤層為9#煤，9#煤塵爆炸指數(shù)為20.08%，煤層自燃傾向等級為Ⅱ類自燃。

2 工作面通風(fēng)系統(tǒng)布置

（1）進回風(fēng)路線

19201工作面由正巷、副巷和工作面切眼構(gòu)成，工作面采用正巷進風(fēng)、副巷回風(fēng)的“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，進回風(fēng)路線及通風(fēng)系統(tǒng)如圖1、圖2所示。

圖1 工作面進回風(fēng)路線示意圖

圖2 19201工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

（2）瓦斯抽采必要性

由于19201工作面回采時使用全負壓通風(fēng)，19201工作面回采時相鄰的19202工作面采空區(qū)和上覆8#煤采空區(qū)通過裂隙帶向19201工作面采空區(qū)涌入大量瓦斯，造成上隅角瓦斯較大，難以維持工作面正常生產(chǎn)，所以19201工作面回采時對采空區(qū)抽采是必要的。

3 工作面瓦斯治理措施

3.1 瓦斯抽采

19201工作面在抽采過程中應(yīng)加強瓦斯監(jiān)測工作，做詳細記錄，并分析實測瓦斯資料，進一步校驗設(shè)計選取的瓦斯含量和設(shè)計選擇的抽采方法，必要時根據(jù)測得的實際數(shù)據(jù)進行瓦斯抽采設(shè)計的修改。

根據(jù)19201工作面瓦斯地質(zhì)和瓦斯涌出情況的分析，19201工作面抽采難易程度為可以抽采。針對19201工作面瓦斯來源，提出采用本煤層邊采邊抽、裂隙帶抽采、鉆場瓦斯抽采相結(jié)合的綜合瓦斯抽采方法。

（1）本煤層鉆孔布置

① 鉆孔角度：根據(jù)工作面煤層傾角3°～6°，平均5°，鉆孔傾角根據(jù)巷道底板等高線計算確定。

② 鉆孔長度：工作面傾向長220 m，為了提高抽采率，從多打孔、加深鉆孔方面考慮，在工作面副巷距切眼20 m處沿傾向方向施工順層鉆孔，鉆孔間距為5 m，孔深為200 m，孔徑為113 mm。

③ 鉆孔數(shù)量：按照設(shè)計停采線工作面正巷長759 m，在距切眼口20 m處開始施工鉆孔，設(shè)計施工鉆孔149個，本煤層鉆孔總進尺為32780 m。所有鉆孔實行編號掛牌。工作面本煤層抽采鉆孔布置如圖3所示。

圖3 工作面本煤層抽采鉆孔布置

（2）裂隙帶鉆孔布置

為了解決工作面上隅角瓦斯涌出問題，在19201副巷施工裂隙帶抽采鉆孔，具體參數(shù)如下：

在19201副巷施工裂隙帶鉆孔，每三個鉆孔為一組，鉆孔參數(shù)：根據(jù)8#、9#煤層的層間距為8～12m，垂直距離取12 m，孔深24 m，傾角為30°，方位角為1#(0°)、2#(2°)、3#(4°)(鉆孔與巷道中心線逆時針方向的夾角)，并排孔口間距0.5m，每組孔之間間距為10 m，共布置76組裂隙帶鉆孔，合計進尺5472 m；鉆孔開孔位置為：19201副巷距切眼口以外20 m處開始以間距10m依次向19201副巷口方向施工。

（3）鉆場抽采孔布置參數(shù)

為了解決采空區(qū)瓦斯對工作面回采期間的威脅，在19201副巷鉆場施工抽采鉆孔，19201副巷每隔50 m有一個鉆場，每個鉆場布置三個裂隙帶鉆孔，鉆孔參數(shù)：

第一個鉆場：根據(jù)8#、9#煤層的層間距為8～12m，垂直距離取12 m，孔深58 m，傾角為12°，方位角為1#(0°)、2#(2°)、3#(4°)(鉆孔與巷道中心線逆時針方向的夾角)。

2#～15#鉆場：根據(jù) 8#、9#煤 層 的層間距為8～12m，以及鉆孔有效搭接長度為10 m，垂直距離取12 m，孔深77 m，傾角為9°，方位角為1#(0°)、2#(2°)、3#(4°)(鉆孔與巷道中心線逆時針方向的夾角)。共布置45個鉆場裂隙帶鉆孔，合計進尺3408 m。

（4）上隅角瓦斯抽采

根據(jù)瓦斯抽采管理規(guī)定，采空區(qū)（上隅角埋管）抽采伸入采空區(qū)的長度應(yīng)根據(jù)煤層自然發(fā)火期及工作面推進速度控制在5～15 m范圍之內(nèi)，19201工作面上隅角埋管先埋入的三通與后埋入三通邁步銜接距離為10～15 m，待后埋入的三通進入上隅角5 m時，將先埋入管路斷開的同時將管口用黃土夯實，工作面上隅角瓦斯抽采平面布置圖和剖面圖見圖4、圖5所示。

圖4 工作面上隅角瓦斯抽采平面示意圖

圖5 工作面上隅角瓦斯抽采剖面示意圖

3.2 通風(fēng)管理措施

（1）按要求施工密閉，做到嚴(yán)密不漏風(fēng)，風(fēng)門實現(xiàn)自動關(guān)閉，并安設(shè)連鎖裝置，嚴(yán)禁同時打開兩道風(fēng)門。

（2）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)要求設(shè)備安裝齊全，超限報警、斷電等功能靈敏。

（3）19202閉前要加強排水，19201皮帶巷嚴(yán)格按照要求裝設(shè)壓皮帶調(diào)節(jié)裝置。

（4）回采期間，加強19201工作面所有通風(fēng)設(shè)施的檢查，及時維護，保證通風(fēng)設(shè)施的完好，以防出現(xiàn)風(fēng)流短路和漏風(fēng)現(xiàn)象，嚴(yán)禁在閉前和兩道風(fēng)門中間堆放雜物，確保通風(fēng)系統(tǒng)合理、穩(wěn)定，風(fēng)量配置達到要求。

3.3 瓦斯管理措施

（1）工作面投產(chǎn)后，根據(jù)實際瓦斯涌出情況核算工作面配風(fēng)量，及時進行修正。

（2）瓦檢員隨時用加長探桿檢查采空區(qū)（支架后）瓦斯情況，瓦斯?jié)舛瘸^0.8%時立即停止作業(yè)，采空區(qū)必須進行強制性放頂，減少懸頂面積降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛龋咚節(jié)舛冉档?.8%以下方可恢復(fù)生產(chǎn)。加強對工作面初采期間的瓦斯、二氧化碳、一氧化碳濃度及溫度的檢查，確保工作面初采期間有害氣體濃度在安全范圍內(nèi)。

（3）若工作面風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_到0.8%時必須停止工作，撤出人員，切斷電源進行處理；電動機或其開關(guān)地點附近20 m內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_到0.8%時，必須停止運轉(zhuǎn)，撤出人員，切斷電源，進行處理；若回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^0.8%和二氧化碳濃度超過1.3%時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進行處理。

4 結(jié)語

根據(jù)19201工作面瓦斯地質(zhì)和瓦斯涌出情況的分析，針對19201工作面瓦斯來源，提出了采用本煤層邊采邊抽、裂隙帶抽采、鉆場瓦斯抽采相結(jié)合的綜合瓦斯抽采方法，同時，加強通風(fēng)和瓦斯管理，取得了良好的效果，19201工作面本煤層鉆孔抽采量為0.92 m3/min，裂隙帶抽采鉆孔高位抽采量為0.94m3/min，低濃度抽采系統(tǒng)抽采量為0.78m3/min，工作面瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.45%左右，保證了工作面安全生產(chǎn)和職工人身安全。