李艷飛

（山西焦煤集團(tuán)西山煤電屯蘭煤礦，山西 太原 030052）

山西焦煤集團(tuán)西山煤電屯蘭礦絕對瓦斯涌出量為262.4 m3/min，相對瓦斯涌出量為46.4 m3/t，屬于高瓦斯礦井，瓦斯災(zāi)害威脅嚴(yán)重，防治瓦斯任務(wù)艱巨。因此，必須在工作面回采過程中制定實(shí)施完善的瓦斯治理措施。

1 工作面及通風(fēng)系統(tǒng)概況

18402 工作面傾向長619.5 m，走向?qū)?35 m，上部為12402 和12406 工作面2 號煤采空區(qū)。18402工作面下部沿9 號煤布置有18402 底抽巷，與該工作面間距10～15 m。

該工作面沿8#煤層回采，8#煤層平均厚度約為3.22 m，局部夾一層炭質(zhì)泥巖，厚0.05～0.60 m。參考相鄰采掘工作面的瓦斯情況，預(yù)計(jì)18402 工作面絕對瓦斯涌出量30 m3/min，18402 工作面煤層原始瓦斯含量9.904 2 m3/t。8#煤層的上鄰近層為7#煤層，下鄰近層為9#煤層，經(jīng)過綜合分析可知，18402 工作面回采時(shí)瓦斯來源主要為本煤層瓦斯及上、下鄰近層瓦斯，另外也應(yīng)注意采空區(qū)瓦斯防治。

如圖1，18402 工作面采用“U”型通風(fēng)方式，膠帶順槽用于回風(fēng)及原煤運(yùn)輸，軌道順槽用于進(jìn)風(fēng)及運(yùn)料。通風(fēng)路線如下：地面→副立井→中央軌道巷→南二軌道巷→南翼下組煤軌道巷→18402 軌道順槽→工作面→18402 膠帶順槽→回風(fēng)措施巷→18402 底抽巷→南翼下組煤回風(fēng)巷→梁莊回風(fēng)立井→地面。

圖1 18402 工作面通風(fēng)系統(tǒng)組成

2 18402 工作面瓦斯綜合治理措施

2.1 工作面通風(fēng)措施優(yōu)化

（1）優(yōu)化配給通風(fēng)量。首先，根據(jù)瓦斯涌出量、工作人員數(shù)量等因素，計(jì)算不同條件下的工作面需風(fēng)量。然后，再用最大需風(fēng)量校驗(yàn)各巷道內(nèi)的極限風(fēng)速是否符合規(guī)定要求。在此基礎(chǔ)上，需根據(jù)礦井實(shí)際情況對通風(fēng)量進(jìn)行優(yōu)化。18402 工作面總需風(fēng)量為1150 m3/min。

（2）減小回風(fēng)側(cè)前后壓差。為防止回風(fēng)巷及回風(fēng)上隅角空氣壓力過低，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯從回風(fēng)上隅角大量涌出，需要在回風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置調(diào)壓風(fēng)門，以調(diào)節(jié)回風(fēng)隅角與采空區(qū)的壓差。

（3）減少向采空區(qū)漏風(fēng)。采空區(qū)內(nèi)頂板裂隙較多，導(dǎo)致局部瓦斯積聚，為防止采空區(qū)高濃度瓦斯擴(kuò)散至工作面，需在進(jìn)風(fēng)隅角設(shè)置隔離墻或懸掛帆布風(fēng)障，以減少向采空區(qū)的漏風(fēng)。

2.2 本煤層瓦斯抽采鉆孔

本煤層瓦斯抽采采用順層鉆孔“邊采邊抽”方式，即在兩順槽內(nèi)煤體一側(cè)等間隔鉆平行于煤層的深孔，然后插管并用聚氨酯封孔，再與主管路連通，由此實(shí)現(xiàn)對所開采煤層的瓦斯抽采。其優(yōu)點(diǎn)在于，在采動影響下，煤層已卸壓，透氣性好，便于瓦斯流動和抽出，且便于施工，靈活方便。18402 工作面本煤層瓦斯抽采方案如圖2 所示，具體參數(shù)如下：

從膠帶順槽口向內(nèi)33 m 開始鉆孔，孔深170 m，孔距5 m，鉆孔傾角2°～3°，方位角90°，孔徑113 mm，開孔高度為底板以上1.5 m，共施工114處鉆孔，合計(jì)進(jìn)尺19 380 m。

從軌道順槽口向內(nèi)47 m 開始鉆孔，孔深為70～130 m，孔距5 m，鉆孔傾角-5°～ -1°，方位90°，孔徑113 mm，共115處鉆孔，合計(jì)進(jìn)尺10 030 m。

圖2 18402 工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔布置示意圖

2.3 臨近層瓦斯抽采鉆孔

隨著回采推進(jìn)，卸壓瓦斯沿新生裂隙進(jìn)入當(dāng)前采掘巷道，對工作面的安全生產(chǎn)造成較大影響。當(dāng)前煤層與鄰近層距離越近，這種影響越明顯。18402工作面所采8#煤層與上部7#煤層距離為18 m，與下部9#煤層距離為10 m。根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在此距離范圍內(nèi)，兩鄰近層對當(dāng)前開采工作面瓦斯涌出影響明顯，需進(jìn)行相應(yīng)抽采治理。具體措施如下。

（1）上鄰近層鉆孔布置參數(shù)

在兩順槽內(nèi)，施工頂板走向高、低位長鉆孔對上鄰近層瓦斯進(jìn)行抽采，如圖3。鉆孔參數(shù)如下。

18402 膠帶順槽：低位鉆孔，膠帶順槽口向內(nèi)10～50 m，鉆孔深100 m，傾角9°，方位角28°，垂高16 m，伸入工作面47 m，間距10 m（末采期間）；向內(nèi)60～320 m/470～570 m，孔深100 m，傾角16°，方位角30°，垂高27.5 m，伸入工作面48 m；向內(nèi)330～460 m，孔深100 m，傾角17°，方位角30°，垂高29 m，伸入工作面47 m，間距10 m（過1.5 m 斷層）。高位鉆孔，膠帶順槽口向內(nèi)15～55 m，鉆孔深100 m，傾角15°，方位角33°，垂高26 m，伸入工作面53 m，間距10 m（末采期間）；向內(nèi)65～325 m/475～575 m，孔深100 m，傾角21°，方位角35°，垂高36 m，伸入工作面53.5 m，間距10 m；335～465 m，孔深100 m，傾角22°，方位角35°，垂高37.5 m，伸入工作面53 m，間距10 m（過1.5 m 斷層）。所有鉆孔直徑113 mm。

18402 軌道順槽：鉆孔深80 m，傾角26°，方位角30°，伸入工作面41 m，垂高35 m，孔徑113 mm，孔間距10 m。在距切眼向外200 m 范圍內(nèi)孔間距變?yōu)? m。共施工鉆孔75 處，合計(jì)進(jìn)尺6000 m。

圖3 18402 工作面上鄰近層鉆孔布置示意圖

為解決18402 工作面在初采初放期間的瓦斯涌出問題，分別在工作面兩側(cè)順槽距離切眼12 m 處，以1 m 的孔間距施工初采初放鉆孔（孔徑113 mm）。

（2）下鄰近層鉆孔布置參數(shù)

由于18402 底抽巷位于下鄰近9#煤層內(nèi)，因此為解決下鄰近層瓦斯對工作面的威脅，可在18402底抽巷內(nèi)布置本煤層順層預(yù)抽鉆孔，對9#煤層瓦斯進(jìn)行預(yù)抽。鉆孔布置如圖4，具體參數(shù)如下。

18402 底抽巷Ⅰ：在底抽巷口向內(nèi)74 m 處開孔，高度為底板以上1.5 m，鉆孔深260 m，孔距10 m，傾角3°～4°，方位角90°，孔徑113 mm，共計(jì)鉆孔57 處，合計(jì)進(jìn)尺14 820 m。

18402 底抽Ⅱ：在18402 底抽巷切眼向內(nèi)5 m處開孔，共施工60 處孔，方位角90°，孔間距10 m，孔深50 m，所有鉆孔合計(jì)進(jìn)尺3300 m。

圖4 18402 工作面下鄰近層鉆孔布置示意圖

2.4 采空區(qū)瓦斯抽采

為解決回采期間采空區(qū)瓦斯積聚問題，采用以下三方面治理措施：

（1）底抽巷頂板穿層鉆孔抽采

如圖4，在18402 底抽巷II 頂板上布置51 排穿層鉆孔，開孔位置為18402 底抽巷距切眼5 m 處，排間距12 m，每排鉆3 個(gè)孔（2 個(gè)位于巷道兩幫頂板處，1 個(gè)位于巷道頂板正中），控制兩幫鉆孔深度在底抽巷外各8 m 處，鉆孔終點(diǎn)在8#煤層中。

（2）高位頂板走向長鉆孔抽采

隨著井下鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，高位頂板走向長鉆孔技術(shù)日漸成熟。在工作面回采過程中，頂板裂隙不斷形成，頂板走向長鉆孔可依靠眾多裂隙對采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行分流和抽采，從而降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛取?/p>

如圖5，18402 工作面共設(shè)置2 個(gè)高位頂板走向長鉆孔鉆場。1#鉆場位于膠帶順槽口上風(fēng)側(cè)12 m處，2#鉆場位于軌道順槽口上風(fēng)側(cè)35 m 處。每個(gè)鉆場布置8 處長鉆孔，鉆孔深度約640 m。

圖5 底抽巷頂板穿層鉆孔及高位頂板走向長鉆孔示意圖

（3）采空區(qū)埋管抽采

在18402 底抽巷距切眼5 m 處，于膠帶順槽施工一個(gè)聯(lián)絡(luò)巷，用于采空區(qū)埋管抽采。

3 瓦斯治理效果分析

通過實(shí)施上述瓦斯綜合治理措施，18402 工作面瓦斯抽采率達(dá)84.3%（絕對瓦斯涌出量32.6 m3/min，實(shí)際風(fēng)排瓦斯量為5.12 m3/min），基本達(dá)到了治理目標(biāo)要求。另外，經(jīng)測定，該工作面回采期間，回風(fēng)流和回風(fēng)隅角的瓦斯?jié)舛仁冀K控制在安全范圍以內(nèi)，最大濃度不超過0.6%，未發(fā)生瓦斯超限導(dǎo)致的異常斷電等故障。

4 結(jié)論

（1）研究分析了18402 工作面在回采過程中受本煤層、上下鄰近層及采空區(qū)瓦斯影響，可能出現(xiàn)瓦斯?jié)舛犬惓Ｉ攥F(xiàn)象，提出了相應(yīng)治理措施。

（2）18402 工作面瓦斯治理措施包括：優(yōu)化工作面通風(fēng)措施，對本煤層瓦斯采用順層鉆孔抽采，對上鄰近層采用頂板走向長鉆孔方式抽采，對下鄰近層采用在底抽巷內(nèi)布置本煤層順層鉆孔進(jìn)行抽采，對采空區(qū)瓦斯采用底抽巷頂板穿層鉆孔、高位頂板走向長鉆孔、采空區(qū)埋管等方式進(jìn)行抽采。

（3）通過實(shí)施以上瓦斯綜合治理措施，消除了工作面瓦斯隱患，為安全生產(chǎn)提供了有力保障。