朱勇鋼

（潞安集團(tuán)五陽煤礦，山西 長治 046205）

五陽煤礦7607 工作面采用“U+高抽巷”的瓦斯治理模式，配風(fēng)量為3026m3/min ，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.65%，風(fēng)排瓦斯量為19.67m3/min，抽采混合量為765m3/min，抽采純量為25.13m3/min，日產(chǎn)量5000t。

因工作面高抽巷層位較高，對上隅角風(fēng)流方向影響效果有限，正?；夭蓵r(shí)，上隅角瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)1.25%，且長期居高不下；后溜機(jī)尾上方瓦斯?jié)舛冉?jīng)常突然升高，引起工作面斷電；工作面風(fēng)流、回風(fēng)流瓦斯?jié)舛纫蔡幱诟呶?，?yán)重影響工作面正常生產(chǎn)，急需研究和改進(jìn)瓦斯治理技術(shù)，加強(qiáng)工作面的瓦斯治理。

1 工作面基本情況

1.1 工作面布置

7607 工作面位于五陽煤礦76 采區(qū)西翼，南部為7605 工作面采空區(qū)，北部為7609 備用工作面，西部為76 南部放水巷，東部為采區(qū)巷，井下標(biāo)高在+370m~430m。工作面采長231m，總推進(jìn)長度1236m，面積276867m2。7607 工作面煤層厚度平均6.10m，傾角1~6°，屬近水平厚煤層，密度1.38m3/t。工作面采用綜采放頂煤采煤法，確定采高為3.0m，工作面放頂煤高度為 3.10m。

1.2 工作面頂、底板情況

該工作面布置在3#煤層，老頂為細(xì)粒石英砂巖，灰白色、石英長石為主，直接頂為砂質(zhì)泥巖，偽頂為炭質(zhì)泥巖。直接底為砂質(zhì)泥巖，老底為細(xì)粒長石砂巖。

頂?shù)装鍘r石物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

1.3 瓦斯賦存情況

根據(jù)7607 運(yùn)、回兩巷掘進(jìn)期間瓦斯含量實(shí)測，7607 工作面圈定范圍內(nèi)原煤瓦斯含量最高為13.6m3/t，經(jīng)預(yù)抽后，實(shí)測殘存瓦斯含量為7.68m3/t。

2 原有瓦斯治理方案

2.1 本煤層預(yù)抽措施

在運(yùn)、回兩巷掘進(jìn)期間，打設(shè)本煤層預(yù)抽鉆孔，間距1m，孔深130m，覆蓋整個(gè)工作面。切眼在距運(yùn)、回兩巷15m 處開孔打鉆，孔深60m。所有抽采孔開孔位置距底板1m 處開孔，鉆孔方位角與巷道成90°夾角，鉆孔傾角與煤層傾角相同?；夭善陂g實(shí)際抽采量為7.53m3/min。

2.2 高抽巷抽采措施

高抽巷距頂板為38m，與回巷距離為中—中45m，巷道斷面為2.6m×2.6m。巷口采用兩趟630mm 螺旋鋼管進(jìn)行抽采，高抽巷抽采任務(wù)由兩趟630mm 管路獨(dú)立擔(dān)負(fù)，地面由兩臺（一用一備）CBF810-2 型水環(huán)式真空泵擔(dān)負(fù)抽采任務(wù)，真空泵單臺額定抽采量730m3/min，電機(jī)功率900kW，回采期間實(shí)際抽采量為460m3/min，標(biāo)準(zhǔn)狀況下純流量為17.6m3/min。

2.3 風(fēng)排瓦斯治理措施

該工作面通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)，運(yùn)輸巷進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)巷回風(fēng)，回采期間配風(fēng)量為3026m3/min，正常回采時(shí)回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛葹?.65%，風(fēng)排瓦斯量為19.67m3/min，具體布置見圖1。

圖1 7607 工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖

3 存在問題

（1）上隅角瓦斯長時(shí)間居高不下。瓦斯?jié)舛乳L期處于預(yù)警值以上，最大瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.255%,嚴(yán)重影響工作面正?；夭伞?/p>

（2）后溜機(jī)尾局部瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)劇烈。后溜啟動(dòng)瞬間，尤其是停產(chǎn)后第一次開啟后溜，后溜機(jī)尾局部瓦斯上升迅速，導(dǎo)致瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)劇烈。

（3）回采期間工作面風(fēng)流瓦斯?jié)舛乳L期處于高位。因老塘瓦斯涌出、采動(dòng)區(qū)域瓦斯涌出和正常回采期間落煤放煤瓦斯涌出三者疊加，導(dǎo)致回采期間回風(fēng)流瓦斯?jié)舛乳L期處于高位。

4 改進(jìn)瓦斯治理技術(shù)

4.1 新型瓦斯治理技術(shù)措施

為加強(qiáng)工作面瓦斯治理，保障礦井安全生產(chǎn)，必須采取有效措施。通過分析U 型通風(fēng)系統(tǒng)特點(diǎn)、抽采系統(tǒng)能力、采空區(qū)流場和工作面風(fēng)流分布情況等影響因素，確定瓦斯治理技術(shù)措施如下：

（1）新增上隅角封閉抽采

根據(jù)工作面實(shí)際情況，結(jié)合目前現(xiàn)有的封閉抽采技術(shù)，將上隅角埋管抽采和上隅角封堵結(jié)合起來，新增上隅角封閉抽采技術(shù)，增加密閉效果，提高抽采濃度，達(dá)到解決老塘涌出瓦斯的問題。

（2）新增頂板裂隙帶抽采

為填補(bǔ)高抽巷對上隅角流場影響的不足，在回風(fēng)巷新增頂板裂隙帶鉆孔，用于抽采上隅角上方積存的游離瓦斯，減輕上隅角瓦斯涌出問題。

（3）調(diào)整本煤層預(yù)抽管理模式

為增加工作面泄壓區(qū)域抽采效果，減少回采期間破煤瓦斯涌出量，最大程度地控制工作面風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸兓?，新增采?dòng)影響區(qū)域?qū)Ｓ贸椴晒苈?，抽采煤體內(nèi)游離瓦斯。

（4）后溜機(jī)尾局部瓦斯管理

后溜機(jī)尾區(qū)域，為低位放頂煤綜采工作面瓦斯管理的難點(diǎn)，新增后溜機(jī)尾瓦斯排放設(shè)施，提高瓦斯流動(dòng)速度，加快瓦斯放散率。

4.2 實(shí)施方案

（1）上隅角封閉抽采

通過在上隅角預(yù)埋4 趟250mm 抽采管路，以邁步后退的模式，逐步開口埋入老塘，通過預(yù)留的閥門調(diào)節(jié)抽采管流量和負(fù)壓，達(dá)到最佳的抽采參數(shù)配比。同時(shí)每天（6 個(gè)循環(huán)后）進(jìn)行一次上隅角封堵，并用化學(xué)材料進(jìn)行噴涂。為保證抽采效果，每班安排專人進(jìn)行流量、濃度和負(fù)壓測量，隨時(shí)調(diào)整，確保上隅角封閉抽采濃度。上隅角封閉抽采示意圖見圖2。

（2）頂板裂隙帶抽采

在回風(fēng)巷距切眼25m 處開掘頂板裂隙帶打設(shè)鉆場，在鉆場內(nèi)打設(shè)10 個(gè)頂板裂隙帶孔，終孔位置水平距回巷5~50m，垂直距煤層頂板30~35m。隨時(shí)保證距切眼最近的鉆場內(nèi)抽采閥門處于開啟狀態(tài)，用于處理上隅角頂板內(nèi)積存的游離瓦斯。鉆孔具體布置參數(shù)見圖3。

圖2 上隅角封閉抽采示意圖

圖3 頂板裂隙帶鉆孔布置示意圖

（3）采動(dòng)影響區(qū)域瓦斯治理

在運(yùn)、回兩巷各單獨(dú)續(xù)接一趟426mm抽采管路，用于超前維護(hù)段50m 范圍內(nèi)泄壓區(qū)域的抽采，抽采鉆孔開孔位置距底板高度為1.0m，方位角90°，傾角與煤層傾角相同，孔距1m，孔深130m，封口采用“兩堵一注”聯(lián)合帶壓封孔模式，封孔長度不小于15m。本段鉆孔區(qū)域通過專用閥門進(jìn)行調(diào)整，保證抽采負(fù)壓在13kPa 以上，并安排專人隨時(shí)處理漏風(fēng)、泄壓情況，用于解決采動(dòng)影響區(qū)域內(nèi)煤體中所含游離瓦斯。

（4）局部積聚瓦斯處理措施

為解決該區(qū)域瓦斯異常涌出和短時(shí)間急劇上升的問題，首先改造后溜溜槽。通過在溜槽底部開孔、割縫等方式，增加瓦斯釋放通道，減少停溜期間的積存量。同時(shí)在后溜機(jī)尾處增設(shè)風(fēng)流引設(shè)裝置和機(jī)尾護(hù)罩，將帶出的瓦斯及時(shí)排走，并將風(fēng)流引設(shè)裝置出口排入回風(fēng)巷回風(fēng)流，及時(shí)抽走護(hù)罩內(nèi)瓦斯。通過集、排、抽的思路，解決后溜機(jī)尾局部瓦斯問題。上隅角瓦斯排放設(shè)施示意圖見圖4。

5 治理效果分析

7607 工作面前期回采，采用原有瓦斯治理方案，抽采效果較差，上隅角瓦斯?jié)舛容^高，且多次出現(xiàn)預(yù)警斷電現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工作面回采進(jìn)度，具體情況見表2。

圖4 上隅角瓦斯排放設(shè)施示意圖

表2 瓦斯治理效果對比分析表

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，采取改進(jìn)措施前，上隅角瓦斯?jié)舛乳L期處于1%以上，回風(fēng)流和風(fēng)流平均值也接近預(yù)警下限值，嚴(yán)重影響回采效率和安全生產(chǎn)。采取改進(jìn)措施后，上隅角瓦斯?jié)舛却蠓陆?，平均值下?5.6%，回風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛认陆?5.38%，風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛认陆?2.41%，在保證工作面正?；夭傻耐瑫r(shí)，提高了礦井安全生產(chǎn)保障能力。

6 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)狀況和瓦斯治理存在問題，研究改進(jìn)瓦斯治理措施，通過采用頂板裂隙帶抽采和高抽巷抽采等綜合措施，保證全方位、立體化抽采措施執(zhí)行到位，從根源上降低工作面整體瓦斯涌出量。通過加強(qiáng)上隅角埋管抽采、封閉上隅角、調(diào)節(jié)埋管深度、調(diào)節(jié)上隅角抽采負(fù)壓等措施，保證了上隅角抽采效果，達(dá)到了改變上隅角局部流場、降低瓦斯涌出速率的目的。