賈 松

（山西焦煤霍州煤電李雅莊煤礦有限責(zé)任公司，山西 臨汾031400）

0 引 言

U 型通風(fēng)工作面回采面時(shí)回風(fēng)上隅角位置容易出現(xiàn)瓦斯集聚，一般采用高位抽采鉆孔、埋管（插管）、大孔徑鉆孔等方式治理[1～3]。當(dāng)回采煤層有自燃發(fā)火傾向時(shí)采空區(qū)埋管抽采時(shí)會(huì)在采空區(qū)內(nèi)形成低壓區(qū)，造成采面部分風(fēng)流向采空區(qū)內(nèi)流動(dòng)，增加遺煤自燃危險(xiǎn)[4～5]。根據(jù)采面煤層賦存、瓦斯技術(shù)水平等情況，科學(xué)合理制定上隅角瓦斯治理方案可有效避免上述問(wèn)題[6～7]。文中就以李雅莊礦2-607 綜采工作面上隅角瓦斯治理為工程背景，對(duì)治理方案進(jìn)行分析探討。礦井采取的防治措施不會(huì)增加采空區(qū)遺煤自燃風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程概況

2-607 綜采工作面位于六采區(qū)中部右翼，為西南-東北走向2-607 工作面一切長(zhǎng)度為220m，二切長(zhǎng)度為132m，2-6071 巷為進(jìn)風(fēng)巷、長(zhǎng)1 553m，2-6072巷為回風(fēng)巷、長(zhǎng)1 585m。采面開(kāi)采的2#煤層厚度3.3m、傾角8°，煤層具有自燃發(fā)火危險(xiǎn)性。頂?shù)装鍘r性以泥巖、細(xì)砂巖為主。2#煤層瓦斯賦存參數(shù)見(jiàn)表1。根據(jù)鄰近的回采工作面瓦斯涌出情況，預(yù)測(cè)2-6071工作面瓦斯絕對(duì)涌出量約為46m3/min。

表1 2#煤層瓦斯賦存參數(shù)

2 上隅角瓦斯治理技術(shù)

2.1 本煤層瓦斯抽采

2-607 工作面本煤層鉆孔在進(jìn)風(fēng)巷施工，單排布置，開(kāi)孔距底板1.5～1.7m，深度210m，直徑Φ113mm。鉆孔間距分2 個(gè)區(qū)段，即停采線至采面中段鉆孔間距為5.4m、采面中段至切眼鉆孔間距3.6m。巷道設(shè)計(jì)鉆孔總計(jì)397 個(gè)。具體鉆孔本煤層瓦斯抽采鉆孔布置參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 本煤層鉆孔布置參數(shù)表

2.2 高位瓦斯抽采

高位瓦斯抽采鉆孔布置形式分為兩種：一種是在2-6072 內(nèi)掘進(jìn)鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)施工高位瓦斯抽采鉆孔；一種是在2-6072 巷煤壁上直接施工高位瓦斯抽采鉆孔。

2.2.1 鉆場(chǎng)高位瓦斯抽采

在2-6072 巷內(nèi)每隔50m 布置一個(gè)裂隙帶鉆場(chǎng)（高2.5m、深3.6m），布置上、下2 排鉆孔（每排4個(gè)）、距煤層底板分別為1.5、1.7m，開(kāi)孔間距0.8m。鉆孔布置成扇形，孔深120m、孔徑113mm，終孔距煤層頂板25～43m，內(nèi)錯(cuò)2-6072 巷20～39m。鉆孔布置見(jiàn)圖1、參數(shù)見(jiàn)表3。

圖1 鉆場(chǎng)鉆孔布置示意圖

表3 鉆場(chǎng)鉆孔參數(shù)

2.2.2 煤壁高位瓦斯抽采

巷道裂隙帶鉆孔設(shè)計(jì)在2-6072 巷內(nèi)，50m 施工1 組，每組10 個(gè)鉆孔（上下2 排，每排5 個(gè)鉆孔）、鉆孔開(kāi)孔間距0.5m，鉆孔深度120m，鉆孔距離煤層頂板15～40m，伸入工作面距離31～74m。

圖2 巷幫鉆孔布置示意圖

表4 巷幫鉆孔參數(shù)

2.3 上隅角埋管

2.3.1 采空區(qū)自燃三帶確定

采面開(kāi)采的2#煤層具有自燃發(fā)火傾向性，采空區(qū)埋管抽放時(shí)應(yīng)滿足下述要求： ①盡量降低上隅角位置瓦斯?jié)舛?，確保上隅角不出現(xiàn)瓦斯超限事故；②抽放時(shí)應(yīng)盡量減少采空區(qū)漏風(fēng)量，以免出現(xiàn)采空區(qū)內(nèi)遺煤自燃。埋管時(shí)在確保上隅角瓦斯不超前前提下應(yīng)盡量降低采空區(qū)漏風(fēng)量。根據(jù)礦井以往上隅角埋管抽采經(jīng)驗(yàn)，埋管進(jìn)入到采空區(qū)越深，瓦斯抽采濃度越高、抽采量越大，但是對(duì)降低上隅角瓦斯?jié)舛刃Ч麉s不顯著，埋管進(jìn)入到采空區(qū)5～35m 距離時(shí)均可有效降低上隅角瓦斯?jié)舛龋窆苌疃瘸^(guò)35m 后雖然瓦斯抽采量顯著提升，但對(duì)降低上隅角瓦斯?jié)舛茸饔貌幻黠@。

在采面開(kāi)采初期即采用束管監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)采空區(qū)內(nèi)氣體成分進(jìn)行測(cè)定，從而考察采空區(qū)自燃三帶分布情況。根據(jù)氣體成分測(cè)定成果，并結(jié)合表5，確定2-607 工作面采空區(qū)散熱帶、氧化自燃帶、窒息帶范圍分別為0～28 m、28～71m、71m 以外，將采空區(qū)埋管抽采范圍應(yīng)在28m 以內(nèi)有效避免由于采空區(qū)埋管抽采造成遺煤自燃問(wèn)題。為此，將埋管深度確定為采空區(qū)內(nèi)5～25m。

表5 劃定標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 埋管布置

在埋管抽采初期，采用單管布置形式，受施工限制，不能確保埋管位置一直處于采面后方5～25m范圍。經(jīng)過(guò)多方考察以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，選用錯(cuò)位埋管方式：采用前后開(kāi)口錯(cuò)位20m 距離的雙管抽采上隅角瓦斯，每隔10m 布置1 個(gè)三通?，F(xiàn)場(chǎng)抽采時(shí)先通過(guò)第1 趟管路抽采上隅角瓦斯，待管路埋入到采空區(qū)內(nèi)25m 時(shí)，停止第1 趟管路抽采，開(kāi)始利用第2趟管理抽采（管路進(jìn)入到采面后方5m 位置），此后往返接替，確保抽采口始終在采面后方5～25m 位置。采面周期來(lái)壓步距在25m 左右，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)條件滿足時(shí)可將停止抽采的管路抽出，實(shí)現(xiàn)抽采管路循環(huán)利用，降低材料消耗量。從具體抽采管路錯(cuò)位埋管布置見(jiàn)圖3。

圖3 抽采管路錯(cuò)位埋管示意圖

3 瓦斯治理效果

2-607 綜采工作面采用上隅角瓦斯治理技術(shù)后，采面回風(fēng)上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂频?.45%以內(nèi)，在回采期間未出現(xiàn)超限事故，具體2020 年9 月上隅角瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 上隅角瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)結(jié)果

采面采用雙管錯(cuò)位鋪設(shè)方式對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行埋管抽采，可確保抽采口始終處于采面后方5～25m 范圍，在采面回采期間回風(fēng)巷以及瓦斯抽采管理中安裝有CO 監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)CO 濃度，在回采期間始終未監(jiān)測(cè)到CO。表明，采區(qū)的抽采方案不會(huì)造成采空區(qū)內(nèi)遺落自燃。

4 總 結(jié)

1）上隅角瓦斯治理集聚是李雅莊礦2-607 綜采工作面回采時(shí)面臨的主要安全威脅，為了實(shí)現(xiàn)采面安全生產(chǎn)，采用本煤層瓦斯抽采方式降低采面瓦斯涌出、通過(guò)高位瓦斯抽采空區(qū)降低采空區(qū)瓦斯涌出，采用采空區(qū)埋管方式解決上隅角瓦斯集聚問(wèn)題。

2）現(xiàn)場(chǎng)上實(shí)測(cè)確定2-607 工作面采空區(qū)散熱帶、氧化自燃帶、窒息帶范圍分別為0～28m、28～71m、71m 以外。將將埋管深度控制在采面后方5～25m 范圍內(nèi)，不會(huì)增加采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火危險(xiǎn)性。并通過(guò)錯(cuò)位埋管方式可始終確保抽采管路位于采面后方5～25m 范圍內(nèi)。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K在0.45%以內(nèi)，采空區(qū)埋管不會(huì)增加采空區(qū)遺煤自燃發(fā)火危險(xiǎn)。