楊志宏

（山西焦煤西山煤電東曲礦防突科防突隊(duì) ，山西 古交 030200）

0 引言

對(duì)于厚煤層的開(kāi)采，目前我國(guó)最常用的開(kāi)采方法就是大采高綜采、分層開(kāi)采和放頂煤開(kāi)采三種方法。與放頂煤開(kāi)采相比，大采高綜采技術(shù)工序簡(jiǎn)單，工作面循環(huán)時(shí)間縮短，推進(jìn)速度加快，煤炭采出率高等優(yōu)點(diǎn)，且工作面斷面增加，降低了工作面風(fēng)阻，有利于礦井通風(fēng)系統(tǒng)；與分層開(kāi)采相比，大采高綜采只需布置一個(gè)工作面，巷道掘進(jìn)量減半，減少了頂板鋪網(wǎng)的工序和工作面搬家次數(shù)，開(kāi)采成本降低，經(jīng)濟(jì)效益顯著提高。因此，大采高綜采技術(shù)是我國(guó)開(kāi)采厚煤層的主要趨勢(shì)，但是，工作面采高的增大，導(dǎo)致煤層瓦斯涌出量明顯增加，給礦井的瓦斯防治帶來(lái)一定困難[1]。東曲礦8號(hào)煤層平均厚度為4.3m，采用大采高綜采技術(shù)，且8號(hào)煤層屬突出煤層，瓦斯治理成為該礦目前所需解決的主要問(wèn)題之一，因此，本文以東曲礦28808工作面實(shí)際地質(zhì)條件，提出工作面瓦斯綜合治理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井的安全高效生產(chǎn)。

1 工作面概況

東曲礦屬于西山煤電集團(tuán)旗下礦井，位于山西省古交市附近。28808工作面位于+860水平，屬于第八采區(qū)，主要開(kāi)采8號(hào)煤層，蓋山厚度246～432m。工作面傾斜長(zhǎng)度為231m，走向長(zhǎng)度為1080～1150m。煤層厚度為4.00～5.85m，平均4.94m，煤層結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，夾有1～2層夾矸，8#煤層與8#上煤層之間夾矸厚度在0.15～1.0m之間，平均0.5m，采用大采高綜采技術(shù)一次全部回采，煤層傾角為2°～10°，平均4°，工作面面積為250408m2，可采儲(chǔ)量有116.86萬(wàn)t，回采率為93%，工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為41m3/min，煤塵具有爆炸性，爆炸指數(shù)為18.68%，煤的自燃傾向等級(jí)為Ⅲ類，屬不易自燃煤層，工作面采用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，雙巷布置，軌道巷進(jìn)風(fēng)，皮帶巷回風(fēng)。工作面采用風(fēng)排、抽采等瓦斯綜合治理技術(shù)，上隅角采用強(qiáng)制放頂措施，布置高、低抽巷，預(yù)計(jì)瓦斯抽采率可達(dá)70%，抽采量為28m3/min。

2 瓦斯抽采系統(tǒng)

抽采系統(tǒng)是瓦斯綜合治理的重要一環(huán)，由于8號(hào)煤層屬于突出煤層，所以除在本煤層布置瓦斯抽采系統(tǒng)外，還應(yīng)布置高抽巷和低抽巷，對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽采。

2.1 本煤層瓦斯抽采

28808工作面兩側(cè)分別布置軌道巷和皮帶巷，在回采巷道內(nèi)布置鉆孔，對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采[2]。在距離軌道巷42m、距離皮帶巷30m處開(kāi)始布置抽采鉆孔，鉆孔均垂直煤壁布置，間距為5.0m，鉆孔直徑為113mm，長(zhǎng)度為120m，傾角為3°左右，在工作面回采期間對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采，計(jì)劃抽采量應(yīng)達(dá)3m3/min。

2.2 高抽巷抽采

可在工作面上方布置高抽巷，對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽采。高抽巷位置不宜過(guò)高，否則距離瓦斯積聚區(qū)域過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致抽采效果不佳，同時(shí)，高抽巷位置不宜過(guò)低，否則巷道位于工作面垮落帶內(nèi)，巷道圍巖破碎，管理維護(hù)困難。根據(jù)工作面實(shí)際地質(zhì)條件，確定28808工作面高抽巷應(yīng)布置在距離煤層頂板50m左右，與工作面皮帶巷內(nèi)錯(cuò)21m，高抽巷為矩形斷面，斷面寬度為3.50m，高度為2.54m，采用密閉插管抽采，計(jì)劃抽采量應(yīng)達(dá)15m3/min。

2.3 低抽巷抽采

28808工作下方約4.09m處為9號(hào)煤層，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，厚度穩(wěn)定，屬于全區(qū)可采煤層，可于9號(hào)煤層處布置低抽巷，巷道內(nèi)布置鉆孔對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽采，鉆孔傾角約為1°，鉆孔長(zhǎng)度為210m，直徑為113mm，間距為5.0m，巷道采用密閉插管抽采，計(jì)劃抽采量應(yīng)達(dá)10m3/min。

工作面抽采示意圖如圖1所示。

圖1 抽采系統(tǒng)布置圖

3 瓦斯防治技術(shù)

根據(jù)礦井相關(guān)資料，東曲礦8號(hào)煤層瓦斯壓力值最大為1.12MPa，堅(jiān)固系數(shù)最小應(yīng)為0.34，煤體破壞類型為Ⅲ類。

3.1 區(qū)域瓦斯防治技術(shù)

根據(jù)礦井瓦斯突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)報(bào)告，在距離切眼280m范圍內(nèi)屬于瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)域，此后工作面無(wú)瓦斯突出危險(xiǎn)。

根據(jù)前面的分析，可在工作面兩側(cè)回采巷道布置瓦斯抽采鉆孔，對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽采，另外，還可在工作面東側(cè)采區(qū)邊界回風(fēng)巷處布置鉆場(chǎng)，預(yù)抽工作面瓦斯，鉆孔深度為100m。

為檢驗(yàn)瓦斯抽采效果，可在工作面內(nèi)布置檢測(cè)試孔，測(cè)定瓦斯殘余含量。檢測(cè)試孔應(yīng)布置在工作面兩側(cè)回采巷道內(nèi)，鉆孔間距為30～50m，直徑為76mm，深度為120m，利用瓦斯含量測(cè)量?jī)x對(duì)瓦斯含量進(jìn)行檢測(cè)，瓦斯含量全部小于8m3/t時(shí)，方能達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)，否則需繼續(xù)進(jìn)行瓦斯預(yù)抽采，檢測(cè)鉆孔布置圖如圖2所示。

圖2 區(qū)域防治檢驗(yàn)圖

當(dāng)區(qū)域瓦斯含量小于8m3/t時(shí)，則需進(jìn)一步利用局部瓦斯含量預(yù)報(bào)的方法進(jìn)行瓦斯含量檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法為鉆屑解析指標(biāo)法，在工作面中部布置檢驗(yàn)鉆孔每隔10～15m布置一個(gè)檢驗(yàn)鉆孔，直徑為42mm，深度為8～10m，鉆孔平行與工作面推進(jìn)方向，共布置16個(gè)，只有全部鉆孔瓦斯解析指標(biāo)小于0.5，且鉆屑量小于6kg/m時(shí)，才能達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，否則還需繼續(xù)采取瓦斯抽采措施，直至滿足生產(chǎn)條件。圖3為瓦斯區(qū)域檢驗(yàn)效果圖。

圖3 區(qū)域瓦斯效果檢驗(yàn)圖

3.2 局部瓦斯防治技術(shù)

為防止工作面瓦斯突出，可利用鉆屑解析指標(biāo)法對(duì)局部瓦斯突出進(jìn)行合理預(yù)報(bào)，根據(jù)前面分析可知，在距離切眼280m處為瓦斯突出危險(xiǎn)區(qū)域，因此，可在回采期間，于工作面中部布置抽采鉆孔，鉆孔盡量布置在軟分層中，鉆孔間距為5.0m，直徑為75mm，深度為15m。

為檢驗(yàn)局部瓦斯防治效果，可在工作面中布置檢驗(yàn)鉆孔，鉆孔間距為15m，直徑為42mm，深度為15m，檢驗(yàn)方式和標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)前面相同，檢驗(yàn)鉆孔要與抽采孔間距保持在300mm以上，只有檢驗(yàn)鉆孔全部合格時(shí)，且采區(qū)適當(dāng)安全防護(hù)措施后，才能進(jìn)行回采工作。安全防護(hù)措施包括工作面避難所、自救裝置、隔離式自救器等。

3.3 上隅角瓦斯治理

工作面采用“U”型通風(fēng)方式，其最大的缺點(diǎn)就是容易造成上隅角瓦斯積聚，風(fēng)流經(jīng)由軌道巷進(jìn)入工作面，將工作面內(nèi)的瓦斯帶入皮帶巷，少部分風(fēng)流會(huì)進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)，將采空區(qū)內(nèi)瓦斯帶回工作面內(nèi)，兩股風(fēng)流在工作面上隅角處匯合，造成瓦斯積聚。且工作面直接頂為2.9m厚的石灰?guī)r，基本頂為6.0m厚的細(xì)粒砂巖，頂板硬度較大，懸頂距離過(guò)大，更容易造成上隅角瓦斯超限[3]。

因此，為了防止工作面上隅角瓦斯超限，可利用高效膨脹劑對(duì)頂板進(jìn)行預(yù)裂，減小頂板懸露長(zhǎng)度。高效膨脹劑布置在距離區(qū)段保護(hù)煤柱500mm，距切頂位置2500mm處，布置間距應(yīng)為500mm，鉆孔深度為4000mm，直徑為28mm，孔內(nèi)放入3卷高效膨脹劑，對(duì)工作面上隅角進(jìn)行強(qiáng)制放頂，以解決瓦斯積聚問(wèn)題。鉆孔布置圖如圖4所示。

圖4 上隅角強(qiáng)制放頂鉆孔布置圖

4 結(jié) 論

東曲礦8號(hào)煤層經(jīng)測(cè)定屬于瓦斯突出煤層，為解決工作面瓦斯超限問(wèn)題，根據(jù)28808工作面實(shí)際地質(zhì)條件，提出瓦斯綜合綜合防治措施，包括：

1）確定合理的工作面瓦斯抽采系統(tǒng)，提出本煤層瓦斯抽采、高抽巷抽采和低抽巷抽采相結(jié)合的方式，對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽采工作；

2）提出工作面瓦斯區(qū)域和局部防治措施，布置抽采鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采，并進(jìn)行檢驗(yàn)，合格之后方能進(jìn)行回采工作；

3）分析工作面上隅角瓦斯積聚的原因，提出利用高效膨脹劑對(duì)上隅角進(jìn)行強(qiáng)制放頂，防止工作面上隅角瓦斯超限，保障礦井的安全生。