王洪斌

(晉城市煤炭生產(chǎn)信息調(diào)度監(jiān)控中心， 山西 晉城 23500)

1 前言

某礦井3號(hào)煤層煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性，為不易自燃煤層。3號(hào)煤層直接頂為細(xì)粒砂巖，平均層厚9.75m，性脆、易垮落，有0～0.7m的泥巖偽頂，易垮落?；卷敒榉凵皫r和泥砂巖，層厚在8.86m以上，不易垮落。底板為粉砂巖，平均層厚10m左右，巖質(zhì)堅(jiān)硬。頂、底板易管理。

由于本礦投產(chǎn)驗(yàn)收面3402工作面所在采區(qū)為3號(hào)煤層一采區(qū)，位于3號(hào)煤層一采區(qū)西北部，現(xiàn)首采工作面還剩210m左右即回采至工作面停采線。本次開采設(shè)計(jì)的3401工作面為3402工作面的接替工作面，位于3號(hào)煤層一采區(qū)北中部，3300回風(fēng)巷以南；3403下分層工作面為3401工作面的接替面，位于礦井首采工作面3402面南側(cè)，平行于3402工作面面巷道布置3403運(yùn)輸巷道、回風(fēng)巷道。

3401工作面設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)是沿3號(hào)煤層傾斜布置，運(yùn)輸巷道和回風(fēng)巷道沿3號(hào)煤層底板布置。工作面走向長(zhǎng)550m,傾斜長(zhǎng)101m，面積55 550m2。3401工作面煤層厚度6.1～6.25m，平均6.18m，煤層傾角4°～5°，工作面底板標(biāo)高526～537m，地面對(duì)應(yīng)標(biāo)高805～846m。3401工作面采用傾斜長(zhǎng)壁綜采放頂煤采煤法，放頂煤工作面生產(chǎn)能力為1.01Mt/a，機(jī)采采高3.0m，平均放頂煤高度3.18m，平均采放比1∶1.06。3401綜放工作面年產(chǎn)量為1.00Mt/a。

鑒定相鄰已采的3402綜采放頂煤工作面日平均產(chǎn)煤量2 936.6t時(shí)，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為14.48m3/min，礦井相對(duì)瓦斯涌出量為6.68m3/t，工作面最大絕對(duì)瓦斯涌

出量為3.05m3/min(其中風(fēng)排瓦斯量為2.14 m3/min，抽采瓦斯量為0.91m3/min)，工作面相對(duì)瓦斯涌出量為1.50m3/t,掘進(jìn)工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為1.12m3/min，本礦為高瓦斯礦井。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于《煤礦瓦斯抽采達(dá)標(biāo)暫行規(guī)定》中回采工作面瓦斯涌出量、礦井瓦斯涌出量大于40m3/min的規(guī)定，因此3401放頂煤工作面回采必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)抽采達(dá)標(biāo)。

2 工作面瓦斯抽放方式及參數(shù)的確定

回采工作面采用單側(cè)順層鉆孔的布置方式進(jìn)行本煤層預(yù)抽和邊采邊抽。采用頂板高位鉆孔的布置方式 抽采回采工作面上隅角瓦斯，同時(shí)采用頂板高位鉆孔的布置方式抽采工作面裂隙帶、采空區(qū)冒落帶內(nèi)的鄰近層以及采空區(qū)瓦斯。3401工作面瓦斯抽采系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 3401工作面瓦斯抽采系統(tǒng)

1)回采工作面瓦斯抽采

回采工作面采用“U”型通風(fēng)，設(shè)計(jì)回采工作面采用未卸壓抽采(預(yù)抽)的方法。鉆孔布置采用單側(cè)順層鉆孔的布置方式進(jìn)行本煤層預(yù)抽和邊采邊抽。

回采工作面預(yù)抽鉆孔布置在工作面回風(fēng)巷中，鉆孔直徑75mm，鉆孔間距5m，鉆孔開孔位置距巷道底板約1.5m，設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度為80～90m，鉆孔的封孔段長(zhǎng)度不得小于8m。預(yù)抽時(shí)間不得少于180d。

2)回采工作面上隅角抽采

礦井3號(hào)煤層回采工作面采用“U”型通風(fēng)方式，設(shè)計(jì)采用頂板高位鉆孔的布置方式 抽采回采工作面上隅角瓦斯。

在煤層頂板施工鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)間距40m，鉆場(chǎng)規(guī)格為長(zhǎng)5m×寬3m×高2m，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工鉆孔組，每個(gè)鉆場(chǎng)施工5個(gè)鉆孔，設(shè)計(jì)鉆孔直徑75mm；開孔直徑94mm，設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度為100m，鉆孔的封孔段長(zhǎng)度不得小于5m。抽采因受采動(dòng)影響在工作面上隅角一帶積聚的大量瓦斯。

頂板高位鉆孔抽采主要作用是以工作面采動(dòng)形成的頂板裂隙作為通道來抽采工作面裂隙帶、采空區(qū)冒落帶內(nèi)的鄰近層以及采空區(qū)瓦斯，解決工作面上隅角一帶大量瓦斯涌出引起的瓦斯超限和回風(fēng)流瓦斯超限問題。頂板高位鉆孔隨工作面推進(jìn)隨冒隨抽，頂板高位鉆孔可以實(shí)現(xiàn)超前抽采，即工作面離孔口還有一段距離時(shí)，就能抽出高濃度瓦斯。隨著鉆孔的垂高變小，到接近冒落帶或進(jìn)入冒落帶時(shí)，這時(shí)出現(xiàn)抽采瓦斯?jié)舛茸冃?，只要鉆場(chǎng)鉆孔還能保留仍可發(fā)揮作用。

3)封孔及連接

抽采設(shè)計(jì)選用囊袋式帶壓注漿封孔,實(shí)現(xiàn)鉆孔封孔,煤層鉆孔封孔長(zhǎng)度不小于8m。

3 工作面瓦斯防治措施

3.1 工作面上、下隅角的瓦斯管理措施

工作面上、下隅角通風(fēng)形成一個(gè)死角，容易發(fā)生局部瓦斯積聚現(xiàn)象，所以，必須加強(qiáng)對(duì)工作面上、下隅角的瓦斯管理工作。

(1)必須嚴(yán)格瓦斯檢查，如發(fā)現(xiàn)體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2.0%時(shí)，附近20m內(nèi)必須停止工作，撒出人員，切斷電源，進(jìn)行處理。對(duì)因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定被切斷電源的電器設(shè)備，必須在瓦斯?jié)舛冉档?%以下時(shí)，方可通電啟動(dòng)[1]。

(2)本礦為高瓦斯礦，采用通風(fēng)方式雖然能夠稀釋和排放瓦斯，根據(jù)已批復(fù)的瓦斯抽采設(shè)計(jì)，為解決上隅角瓦斯問題，采用頂板高位鉆孔的布置方式 抽采回采工作面上隅角瓦斯。

(3)軌道巷道通過聯(lián)絡(luò)巷與軌道下山相連，聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)設(shè)2道相互連鎖的正反向風(fēng)門，便于工作面設(shè)備的運(yùn)輸和風(fēng)流控制。人、礦車穿過風(fēng)門時(shí)，嚴(yán)禁同時(shí)打開兩道風(fēng)門，防止風(fēng)流短路，使工作面瓦斯集聚。調(diào)節(jié)風(fēng)門要經(jīng)常維護(hù)，保持關(guān)閉情況完好。采用通風(fēng)方式雖然能夠稀釋和排放瓦斯，根據(jù)已批復(fù)的瓦斯抽采設(shè)計(jì)變更。即在3號(hào)煤層回采工作面回風(fēng)巷施工鉆孔鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)間距40m，鉆場(chǎng)規(guī)格為長(zhǎng)5m×寬3m×高2m，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工鉆孔組，每個(gè)鉆場(chǎng)施工5個(gè)鉆孔，設(shè)計(jì)鉆孔直徑75mm；開孔直徑94mm，設(shè)計(jì)鉆孔長(zhǎng)度為100m，鉆孔的封孔段長(zhǎng)度不得小于5m，抽采因受采動(dòng)影響在工作面上隅角一帶積聚的瓦斯。

3.2 工作面采空區(qū)的瓦斯管理

為了從根本上解決放頂煤采煤工作面重大隱患，消除重大危險(xiǎn)源和避免瓦斯爆炸，設(shè)計(jì)采用提高放頂煤回收率辦法，減少了采空區(qū)瓦斯涌出量。工作面采用長(zhǎng)壁綜采放頂煤一次采全高回采工藝，減少采空區(qū)瓦斯涌向回采工作面。

3.3 防止工作面采空區(qū)瓦斯積聚措施

(1)該礦3號(hào)煤層偽頂和直接頂根據(jù)回采工作面實(shí)際資料，可隨采隨冒，基本頂也隨之冒落，及時(shí)充填采空區(qū)，可防止采空區(qū)形成瓦斯積聚空間，防止采空區(qū)頂板突然冒落時(shí)采空區(qū)瓦斯涌出。如果頂板不能及時(shí)冒落，則應(yīng)在上下順槽打鉆孔來預(yù)裂頂板，使頂板冒落[2]。

(2)回采工作面的上隅角瓦斯易于積聚，設(shè)專人定時(shí)檢查瓦斯?jié)舛?，同時(shí)設(shè)置甲烷傳感器和報(bào)警裝置。

(3)掘進(jìn)工作面采用獨(dú)立通風(fēng)系統(tǒng)，采用“三專兩閉鎖”“雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換”，確保局部通風(fēng)機(jī)不間斷供風(fēng)，掘進(jìn)工作面設(shè)置甲烷傳感器。

(4)采空區(qū)要及時(shí)密閉，設(shè)計(jì)采用永久性密閉墻。

(5)回采工作面采用后退式開采，確保風(fēng)流不經(jīng)過采空區(qū)。

4 結(jié)論

通過研究表明，回采工作面采用單側(cè)順層鉆孔的布置方式進(jìn)行本煤層預(yù)抽和邊采邊抽。采用頂板高位鉆孔的布置方式抽采回采工作面上隅角瓦斯，同時(shí)，采用頂板高位鉆孔的布置方式抽采工作面裂隙帶及采空區(qū)冒落帶內(nèi)的鄰近層及采空區(qū)瓦斯。同時(shí)，對(duì)工作面采空區(qū)、上、下隅角的瓦斯積聚進(jìn)行了防治。