李增軍

（山西潞安集團(tuán)有限責(zé)任公司， 山西 長(zhǎng)治 046100）

隨著煤礦綜采作業(yè)水平的不斷提升，綜采作業(yè)深度不斷增加，在煤炭開采過程中發(fā)生瓦斯突出的概率急劇加大，煤礦井下一旦發(fā)生瓦斯突出事故，輕則將導(dǎo)致停產(chǎn)，重則將導(dǎo)致重大的人員傷亡事故和經(jīng)濟(jì)損失。通過對(duì)近年來典型的瓦斯突出事故案例的分析，在井下瓦斯突出事故中，綜采面上的瓦斯突出占到了瓦斯突出總數(shù)量的一半以上，給煤礦井下的綜采作業(yè)安全造成了極大的隱患[1]。本文針對(duì)古城礦綜采作業(yè)中所存在的瓦斯?jié)舛纫壮瑯?biāo)，對(duì)井下綜采面的綜采作業(yè)安全造成嚴(yán)重影響的現(xiàn)狀，結(jié)合井下實(shí)際地質(zhì)情況，對(duì)井下綜采面上的瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律進(jìn)行了研究，最終提出了在煤礦井下的綜采作業(yè)面的上隅角設(shè)置瓦斯分流通道瓦斯防治方案。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明該方案能夠有效地降低在綜采作業(yè)過程中綜采面上瓦斯?jié)舛鹊募?，極大地提升了煤礦井下綜采作業(yè)的安全性，為煤礦井下綜采面上的瓦斯防治提供了理論依據(jù)和應(yīng)用實(shí)踐案例，具有極大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1 工程概況及瓦斯分布情況概述

古城礦位于位于山西省長(zhǎng)治市屯留縣境內(nèi)。地表平坦，為耕地。東北臨百米大道，東南臨近李高鄉(xiāng)，西南臨近西李線、下李高村，其理論煤炭產(chǎn)量為270萬t/a，N1303 工作面為北一盤區(qū)首采工作面，周圍為未開采區(qū)，東面接N1305 工作面，西面接N1302工作面，南面接?xùn)|翼輔運(yùn)大巷。在綜采作業(yè)過程中煤礦井下瓦斯主要來源于巷道圍巖內(nèi)和開采過程中的涌出，在巷道內(nèi)風(fēng)流的作用下迅速地?cái)U(kuò)散，因此巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛确植汲尸F(xiàn)出典型的隨風(fēng)分布特征。

為了對(duì)綜采作業(yè)過程中巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛确植记闆r進(jìn)行研究，在巷道內(nèi)每隔5 m 設(shè)置一組瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱗2]，同時(shí)在高度方向上每隔3 m 設(shè)置一組傳感器設(shè)備，對(duì)整個(gè)過程中瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)結(jié)果利用分析軟件繪制了巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛确植际疽鈭D，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 巷道內(nèi)瓦斯分布示意圖

由圖1 可知，在開采過程中巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛入S著距離綜采區(qū)距離的增加而逐漸地降低，在綜采區(qū)域端部的上隅角位置瓦斯?jié)舛冗_(dá)到了最大值，約為氣體組分的0.75%。由于巷道為三維立體結(jié)構(gòu)，受巷道內(nèi)的氣體流動(dòng)分布的影響，在同一距離的不同位置其瓦斯?jié)舛确植家彩遣煌?。根?jù)實(shí)際的監(jiān)測(cè)結(jié)果，在垂直方向上，從巷道底板到頂板上的瓦斯?jié)舛戎饾u增加；在寬度方向上，從兩側(cè)向中間位置的瓦斯?jié)舛戎饾u降低；在巷道傾斜向上的方向上，由于頂板裂隙處的漏風(fēng)，因此存在一定的氣流紊亂，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛确植驾^為復(fù)雜?？傮w來說，在巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊姆植汲尸F(xiàn)等值的曲面梯度分布特性，在上隅角的位置瓦斯?jié)舛确植甲畲?，呈現(xiàn)了較為嚴(yán)重的集聚特性。

2 煤礦井下瓦斯防治方案

根據(jù)對(duì)煤礦井下綜采面瓦斯分布特性的研究，結(jié)合煤礦井下實(shí)際地質(zhì)狀態(tài)，提出了一種在綜采面上設(shè)置瓦斯分流通道的方案，其吸氣口為具有多種組合方式的管路組合方案，各個(gè)管道之間采用了串行接口方案，便于對(duì)易損件進(jìn)行更換，同時(shí)隨著綜采作業(yè)的繼續(xù)，通過管道組合的方式增加管路的長(zhǎng)度，便于跟隨綜采面的掘進(jìn)不斷地進(jìn)行抽采位置的變化，滿足對(duì)瓦斯的抽采控制要求，其設(shè)置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 瓦斯分流管路布置結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2 可知，在進(jìn)行瓦斯分流管路布置時(shí)，要將管路的出口設(shè)置到綜采面端部30 m 處，管路的底部距離巷道的距離不應(yīng)低于1 300 mm，在分流管路的尾端設(shè)置為“工”字型結(jié)構(gòu)，使一端傾向于工作面，另一端傾向于巷道的采空區(qū)的位置，在管路的兩側(cè)設(shè)置垛體進(jìn)行保護(hù)，避免滾石等對(duì)瓦斯分流管路的損壞，確保瓦斯分流管路的正常運(yùn)行。

3 瓦斯截留鉆孔及瓦斯高位鉆場(chǎng)進(jìn)行瓦斯抽采

為了進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)巷道內(nèi)瓦斯的抽采效果，根據(jù)長(zhǎng)期煤礦井下瓦斯的防治經(jīng)驗(yàn)，提出了瓦斯截留鉆孔[3]輔助進(jìn)行瓦斯抽采的方案，在井下綜采作業(yè)面的臨近運(yùn)輸巷內(nèi)進(jìn)行超前鉆孔，對(duì)井下巷道底抽巷上側(cè)約4 m 范圍內(nèi)的瓦斯進(jìn)行提取施工截留抽采，降低綜采作業(yè)過程中在綜采巷內(nèi)的瓦斯涌出的量。

瓦斯高位鉆場(chǎng)[4]是指在井下綜采面的巖層垮落帶處設(shè)置高位鉆孔，用于將井下采空區(qū)垮落帶內(nèi)的瓦斯進(jìn)行有序釋放。在進(jìn)行高位鉆孔時(shí)，應(yīng)從綜采面的風(fēng)向側(cè)向內(nèi)約120 m 設(shè)置第一個(gè)高位鉆孔，然后沿著巖層垮落帶的方向每隔100 m 設(shè)置一個(gè)高位鉆孔，各鉆孔的孔徑應(yīng)大于120 mm，管口封管的尺寸不應(yīng)小于83.3 mm，從而最大程度地將垮落帶內(nèi)的瓦斯釋放出來，確保綜采面處瓦斯?jié)舛忍幵诎踩狄韵?，提高井下綜采作業(yè)的安全性。

在進(jìn)行井下瓦斯防治方案優(yōu)化后，統(tǒng)計(jì)了從2018 年9 月到2019 年7 月間煤礦井下綜采面處的瓦斯?jié)舛?，其最大約為氣體組分的0.43%，比優(yōu)化前降低了約42.7%，極大的提升了煤礦井下綜采作業(yè)時(shí)的安全性，對(duì)瓦斯分流效果顯著。

4 結(jié)論

本文針對(duì)古城礦井下綜采作業(yè)面上瓦斯?jié)舛纫壮瑯?biāo)，對(duì)井下綜采面的綜采作業(yè)造成嚴(yán)重影響進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上針對(duì)性地提出了增加瓦斯分流管路、設(shè)置瓦斯截留鉆孔、設(shè)置瓦斯高位鉆場(chǎng)的方案，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用表明：

1）在巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊姆植汲尸F(xiàn)等值的曲面梯度分布特性，在上隅角的位置瓦斯?jié)舛确植甲畲?，呈現(xiàn)了較為嚴(yán)重的集聚特性。

2）通過設(shè)置瓦斯瓦斯分流管路、設(shè)置瓦斯截留鉆孔、設(shè)置瓦斯高位鉆場(chǎng)能夠有效的降低綜采作業(yè)時(shí)井下的瓦斯?jié)舛龋瑑?yōu)化后瓦斯?jié)舛茸畲蠹s為氣體組分的0.43%，比優(yōu)化前降低了約42.7%，極大的提升了煤礦井下綜采作業(yè)時(shí)的安全性，對(duì)瓦斯分流效果顯著。