王建偉 王松

摘 要：為有效治理大采高綜采工作面瓦斯涌出問題，對(duì)工作面瓦斯涌出量及其來源進(jìn)行分析。同時(shí)，為解決原瓦斯治理措施順層鉆孔抽采效果不佳的問題，提出U+I型通風(fēng)和高抽巷瓦斯治理方案?，F(xiàn)場實(shí)踐表明：工作面回風(fēng)巷和尾巷瓦斯?jié)舛冗_(dá)到工作面管理要求;高抽巷瓦斯抽采純量隨工作面推進(jìn)逐步增加，呈現(xiàn)小幅度的波動(dòng)現(xiàn)象，瓦斯純量最高達(dá)到121.61m3/min，工作面瓦斯得到有效治理。

關(guān)鍵詞：大采高;瓦斯治理;通風(fēng)方式;高抽巷

中圖分類號(hào)：TD712.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）19-0072-03

Abstract： In order to control the gas emission from fully mechanized mining face with great mining height effectively， the working face of the mine was taken as an example to analyze the gas emission source.At the same time， in order to solve the problem that the effect of the original gas control measures was not good， the U+I ventilation and gas control scheme of high gas extraction roadway were put forward. The monitoring results showed that gas concentration of return roadway and tail roadway of the working face met requirements of mining face management. Gas drainage quantity from roof high level gas drainage gateway increased with heading of the mining face with small fluctuation. Gas drainage quantity was up to 121.61m3/min. Gas in work surface was controlled effectively.

Keywords： great mining height;gas treatment;ventilation;high level gas drainage gateway

隨著我國煤炭開采向深處發(fā)展，礦井瓦斯災(zāi)害問題日趨嚴(yán)重，瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、瓦斯中毒等成為影響礦井安全的重大隱患[1]。我國當(dāng)前瓦斯治理的技術(shù)措施有加強(qiáng)礦井通風(fēng)、瓦斯抽采和煤巖層卸壓等[2]。對(duì)一些特殊地質(zhì)條件高瓦斯礦井，往往需要研究針對(duì)性的瓦斯防治措施[3]。山西省某礦主采15#煤層，為低透氣性高瓦斯厚煤層。15#煤層之上不遠(yuǎn)處有兩層薄煤層，瓦斯含量也較高。15#煤層厚度平均為5.87m，一次采全高?；夭善陂g，工作面以及回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛纫欢瘸瑯?biāo)，嚴(yán)重威脅礦井安全。礦井原瓦斯治理措施以順層鉆孔抽采為主，但在采空區(qū)頂板周期來壓期間，瓦斯?jié)舛冗^高，瓦斯治理效果不佳。本文以該礦的W310工作面為研究對(duì)象，對(duì)瓦斯來源和瓦斯涌出量進(jìn)行研究分析，制定合理的瓦斯防治技術(shù)措施，為礦井的安全高效生產(chǎn)提供保障。

1 瓦斯涌出量預(yù)測

1.1 瓦斯涌出來源分析

綜采工作面的瓦斯涌出情況受煤層賦存條件和采礦生產(chǎn)技術(shù)等多方面因素的影響。W310綜采工作面開采時(shí)，采煤機(jī)解放出煤壁，落煤中的瓦斯快速涌出，工作面以及采空區(qū)中的遺煤持續(xù)釋放瓦斯。受采動(dòng)影響，頂?shù)装迕簩恿严栋l(fā)育，透氣性顯著增大，形成瓦斯流動(dòng)的通道，鄰近煤層瓦斯通過裂隙進(jìn)入采空區(qū)，并在負(fù)壓作用下流向回風(fēng)巷。瓦斯涌出上浮漂移，并在工作面上隅角受較大的局部阻力，導(dǎo)致瓦斯在此處集聚。W310綜采面瓦斯通過煤壁、落煤、采空區(qū)殘煤、采空區(qū)側(cè)煤壁以及鄰近層等形式涌出。

1.2 瓦斯涌出量預(yù)測

山西省某礦主采15#煤層，煤厚5.87m，為低透氣性高瓦斯厚煤層，瓦斯含量7.52m3/t，15#煤層之上不遠(yuǎn)處有12#、13#兩層薄煤層，煤厚分別為1.07m和1.29m，瓦斯含量分別為9.72m3/t和10.1m3/t。工作面采用一次采全高，回采期間工作面以及回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛纫欢瘸瑯?biāo)，嚴(yán)重威脅礦井安全。根據(jù)對(duì)W310工作面瓦斯來源的劃分，利用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分源預(yù)測法[4]進(jìn)行瓦斯涌出量預(yù)測，本煤層相對(duì)瓦斯涌出量為8.83m3/t，鄰近層相對(duì)瓦斯涌出量為7.13m3/t，W310工作面相對(duì)瓦斯涌出量為15.96m3/t，日產(chǎn)量9 945.2t/d，絕對(duì)瓦斯涌出量預(yù)計(jì)高達(dá)110.22m3/min。

2 瓦斯綜合治理技術(shù)

W310工作面瓦斯涌出量較大，必須采取有效的綜合抽采瓦斯和治理措施。W310大采高綜采工作面原瓦斯治理措施為順層鉆孔抽采本煤層瓦斯，效果不佳。所以，在原技術(shù)措施的基礎(chǔ)上，補(bǔ)充瓦斯治理措施：采用一進(jìn)兩回的U+I型通風(fēng)方式以及沿12#煤層頂板掘進(jìn)走向高抽巷抽采鄰近層瓦斯。

2.1 順層鉆孔抽采本煤層瓦斯

順層鉆孔抽采本煤層瓦斯主要用于減少煤壁和落煤瓦斯涌出量，可抽采工作面前方卸壓帶瓦斯，抽采位置超前工作面約30m。W310工作面傾斜長度為230m，采用回風(fēng)單側(cè)布置順層鉆孔：孔距2m，孔徑Φ98mm。共施工401個(gè)鉆孔，其中孔深120m以上的鉆孔共計(jì)108個(gè)，孔深100～119m的鉆孔共計(jì)51個(gè)，孔深80～99m的鉆孔共計(jì)30個(gè)，孔深79m以下的鉆孔共計(jì)212個(gè)。

2.2 U+I型通風(fēng)

W310工作面正常推進(jìn)時(shí)，瓦斯涌出量劇增，易造成回風(fēng)巷和局部瓦斯積聚?？紤]到本煤層和鄰近層瓦斯涌出比例相近，故在工作面布置內(nèi)錯(cuò)瓦斯尾巷，采用一進(jìn)兩回U+I型通風(fēng)方式，如圖1所示。傳統(tǒng)的外錯(cuò)尾巷很難維護(hù)，常常發(fā)生通風(fēng)不暢的問題，甚至引起煤層的自然發(fā)火現(xiàn)象，而U+I型通風(fēng)方式可實(shí)現(xiàn)高效排出采場瓦斯。內(nèi)錯(cuò)尾巷吸風(fēng)口高于工作面底板12.71m，有利于匯集工作面采空區(qū)上部頂板裂隙中的卸壓瓦斯。

2.3 頂板走向高抽巷抽采瓦斯

采用走向高抽巷可有效抽采鄰近煤層及頂板裂隙中的卸壓瓦斯。頂板前30m為大斷面掘進(jìn)，之后為小斷面掘進(jìn)。高抽巷開口沿高抽準(zhǔn)備巷平掘30m，以10°的坡掘進(jìn)，高抽巷平行工作面兩巷回采巷道并距回風(fēng)巷60m。巷道斷面為矩形（2.5×2.4）m2，采用“錨桿+錨索”聯(lián)合支護(hù)。

3 瓦斯治理結(jié)果分析

3.1 順層鉆孔本煤層瓦斯抽采效果分析

W310工作面本煤層瓦斯抽采濃度平均為4.07%，從4月9日瓦斯抽采濃度開始升高，瓦斯?jié)舛扔?.4%上升到4.7%，隨后表現(xiàn)出小幅波動(dòng)的特征。從對(duì)工作面和回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測結(jié)果可知，工作面順層鉆孔對(duì)本煤層瓦斯抽采效果較差，原方案需要改進(jìn)，可采取卸壓措施增強(qiáng)煤層透氣性、加強(qiáng)封孔質(zhì)量、優(yōu)化瓦斯抽采鉆孔布置等。

3.2 工作面瓦斯?jié)舛确治?/p>

采取瓦斯綜合治理技術(shù)后，W310工作面回風(fēng)巷與尾巷在正?；夭善陂g的瓦斯?jié)舛茸兓鐖D2所示。

采場頂板的周期運(yùn)動(dòng)使得工作面尾巷和回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛染哂兄芷谛蕴卣?，其中尾巷瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)更為明顯。尾巷平均瓦斯?jié)舛燃s為0.833%，最高為1.4%，滿足內(nèi)錯(cuò)尾巷瓦斯?jié)舛裙芾硪螅A(yù)警濃度為1.8%）;回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛绕骄?.265%，最高為0.4%，滿足回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛裙芾硪螅A(yù)警濃度為0.6%）。

3.3 頂板走向高抽巷瓦斯抽采效果分析

W310工作面正?；夭善陂g高抽巷瓦斯抽采純量變化如圖3所示。隨著工作面的不斷推進(jìn)，工作面瓦斯?jié)舛仍谥鸩皆黾?，使得走向高抽巷抽采瓦斯純量大幅度升高，總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在采場頂板周期運(yùn)動(dòng)作用下，走向高抽巷抽采瓦斯純量呈現(xiàn)小幅度的波動(dòng)現(xiàn)象，純量最高達(dá)到121.61m3/min。

從上述監(jiān)測結(jié)果可知，W310工作面瓦斯綜合治理技術(shù)措施能有效治理工作面涌出瓦斯，顯著降低了工作面瓦斯?jié)舛龋_(dá)到了生產(chǎn)和安全要求。

4 結(jié)論

①根據(jù)W310工作面瓦斯來源預(yù)測了W310工作面本煤層瓦斯相對(duì)涌出量和鄰煤層瓦斯相對(duì)涌出量，分別為8.83m3/t和7.13m3/t，共計(jì)15.96m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為110.22m3/min。

②原方案順層鉆孔本煤層瓦斯抽采濃度平均4.07%，有必要調(diào)整瓦斯治理措施;U+I型通風(fēng)和布置走向高抽巷抽采上鄰近層瓦斯可以有效治理W310工作面瓦斯，工作面回風(fēng)巷和尾巷瓦斯?jié)舛确瞎芾硪?頂板走向高抽巷瓦斯抽采效果較好，W310工作面瓦斯涌出得到有效治理。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁亮.淮南礦區(qū)瓦斯治理技術(shù)與實(shí)踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2000（1）：7-11，50.

[2]王春光，張東旭.深部煤礦開采瓦斯綜合治理技術(shù)研究[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（8）：11-14.

[3]陳殿賦，魯義.工作面上隅角瓦斯綜合治理技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（10）：57-59，63.

[4]國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局.礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法：AQ 1018—2006[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2006.