周志龍

(貴州豫能有限責(zé)任公司新田煤礦，貴州 黔西 551500)

0 引言

目前很多煤礦開采深度明顯加深，再加上煤礦開采集約化程度的不斷提升，煤炭資源開采過程中，瓦斯涌出量相對(duì)明顯增多，導(dǎo)致各類瓦斯隱患增多。從目前煤礦井下瓦斯的涌出情況來看，多數(shù)為采空區(qū)瓦斯。因此，對(duì)綜采工作面采空區(qū)瓦斯綜合治理技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析有著較為重要的意義。

1 工程概況

五鳳煤礦核定生產(chǎn)能力為90萬t/年，從綜采工作面的開采來看，6#煤層為主采煤層，煤質(zhì)屬于無煙煤，煤層開采厚度平均為2.8 m，采用綜采方式進(jìn)行開采，從綜采工作面來看，整體開采效果較好，但出現(xiàn)了較為明顯的采空區(qū)瓦斯問題，影響了采空區(qū)瓦斯整體的治理效果。

2 綜采工作面采空區(qū)瓦斯涌出規(guī)律

綜采工作面采空區(qū)主要是由上覆巖層垮落、殘煤所形成的多孔隙介質(zhì)充填體。從該工作面的開采情況來看，采空區(qū)中矸石、煤整體的組成壓實(shí)程度氣流速度有著較大的差別，同時(shí)，風(fēng)壓也有著較大的變化。在回采過程中，新鮮風(fēng)流從進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)入到巷道中，部分污風(fēng)通過回風(fēng)巷排出，部分風(fēng)流進(jìn)入到采空區(qū)中帶走部分瓦斯，然后進(jìn)入到工作面中。從本次工作面的開采情況來看，采空區(qū)的淺部整體較為松散，受到工作面漏風(fēng)影響相對(duì)較大，導(dǎo)致部分瓦斯整體表現(xiàn)出紊流，在通風(fēng)壓差的作用下，整體朝著回風(fēng)的方向移動(dòng)。在采空區(qū)后部(屬于壓實(shí)帶)區(qū)域內(nèi)，瓦斯整體表現(xiàn)出層流狀態(tài)，瓦斯整體的移動(dòng)速度相對(duì)不快。

3 綜采工作面采空區(qū)瓦斯綜合治理技術(shù)要點(diǎn)

3.1 內(nèi)錯(cuò)尾巷埋管抽放技術(shù)要點(diǎn)

該技術(shù)主要是將尾巷布置在回風(fēng)巷道的內(nèi)側(cè)，方向和回風(fēng)巷整體平行，沿著煤層頂板對(duì)煤層巷道進(jìn)行掘進(jìn)，同時(shí)在回風(fēng)巷和尾巷之間，布置幾條聯(lián)絡(luò)巷道，對(duì)于使用到的抽放管道，全部設(shè)置在尾巷中，對(duì)于管道終端和采空區(qū)采取直接連接的方式，從而形成獨(dú)立的通風(fēng)巷道。對(duì)于進(jìn)風(fēng)巷道中的風(fēng)流，一部分進(jìn)入到工作面中(還有一部分進(jìn)入到回風(fēng)巷中)，然后全部排到回風(fēng)巷中，還有一部分進(jìn)入到采空區(qū)中將采空區(qū)中的瓦斯帶出來，然后全部進(jìn)入到專用的瓦斯排放巷道中，再進(jìn)入到工作面回風(fēng)巷道中。從本次布置的情況來看，通常情況下，內(nèi)錯(cuò)巷道距離回風(fēng)巷道的距離在12 m左右，在布置吸風(fēng)口時(shí)，沿著工作面走向，深入到煤壁采空區(qū)中的深度超過5 m。同時(shí)，為了更好地解決上隅角的瓦斯問題，對(duì)本次布置的吸風(fēng)口相對(duì)于工作面回風(fēng)上隅角位置底板的高度高出5 m。內(nèi)錯(cuò)巷埋管瓦斯抽放布置如圖1所示。

圖1 內(nèi)錯(cuò)巷埋管瓦斯抽放布置示意圖

本次選擇使用這種巷道布置方式，不僅將尾巷布置到了工作面煤層的上部，同時(shí)在外錯(cuò)尾巷上設(shè)置的煤柱少了1個(gè)，對(duì)于煤炭資源采出率提升明顯。對(duì)于進(jìn)入到采空區(qū)中的尾巷，可以隨著工作面不斷向前推進(jìn)，在采空區(qū)中并沒有形成瓦斯積聚的空間。但是從本次瓦斯抽采的效果來看，由于內(nèi)錯(cuò)尾巷設(shè)計(jì)采用的是錨網(wǎng)支護(hù)方式，巷道維護(hù)工程量相對(duì)較大，在本次工作面回采過程中，給予了重點(diǎn)關(guān)注。

3.2 頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放技術(shù)要點(diǎn)

在煤層頂板上采取長(zhǎng)鉆孔的方式進(jìn)行抽放，可對(duì)采空區(qū)瓦斯實(shí)現(xiàn)較好的治理效果。在具體實(shí)施中，本次主要是在工作面回風(fēng)巷內(nèi)側(cè)煤層頂板方向?qū)ν咚古欧趴走M(jìn)行打鉆，本次設(shè)計(jì)方向?yàn)橛ぷ髅娣较蛲七M(jìn)。隨著工作面的不斷推進(jìn)，在推進(jìn)到鉆孔終孔位置時(shí)，將鉆孔重點(diǎn)設(shè)置在采空區(qū)上方裂隙帶中。因此，本次長(zhǎng)鉆孔抽采實(shí)現(xiàn)了對(duì)鄰近層瓦斯、采空區(qū)瓦斯及裂隙帶瓦斯的有效抽采。本次頂板走向鉆孔整體布置(見圖2)。本次在鉆場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了4～5個(gè)扇形鉆孔，終孔間距為5 m，鉆孔終孔距離回風(fēng)巷道的距離為3～23 m，與整個(gè)工作面頂板的距離為15 m，為了提升抽采效果，本次加大了鉆孔的直徑，直徑為9 cm。

圖2 頂板走向鉆孔整體的布置示意圖

隨著工作面的不斷推進(jìn)，在到終孔位置時(shí)，技術(shù)人員開始進(jìn)行瓦斯抽放，隨著煤層頂板的不斷垮落，煤層頂板上裂隙帶不斷增多，煤層、巖層中包含的瓦斯數(shù)量也在大量釋放，整體抽采效果較好。在工作面通過鉆場(chǎng)之后，8號(hào)鉆場(chǎng)全部作廢，然后7號(hào)鉆場(chǎng)開始發(fā)揮作用，從而在整個(gè)開采系統(tǒng)中形成循環(huán)接替系統(tǒng)。

3.3 地面鉆井抽放技術(shù)要點(diǎn)

本次在地面布置鉆井的方式，主要作用是對(duì)采動(dòng)穩(wěn)定區(qū)域中的瓦斯進(jìn)行抽采。隨著工作面的不斷推進(jìn)，地層結(jié)構(gòu)整體受到較大的影響，通過在地面打設(shè)鉆孔的方式，可對(duì)采動(dòng)區(qū)域殘余煤層、巖層中儲(chǔ)存的大量的瓦斯進(jìn)行抽采。在回采過程中，從開切眼的位置開始，采動(dòng)裂隙范圍在不斷增加，特別是在采空區(qū)的中部，整體裂隙發(fā)育最為明顯，在采空區(qū)達(dá)到了一定的位置后，采動(dòng)裂隙整體表現(xiàn)較為穩(wěn)定，同時(shí)在采空區(qū)周圍形成了采動(dòng)裂隙發(fā)育區(qū)，也就是形成“O”型圈。因此，本次從地面鉆孔進(jìn)行抽采時(shí)，根據(jù)“O”型理論，在距離工作面巷道25～85 m的范圍內(nèi)布置鉆孔。

3.4 隔離擋墻施工技術(shù)

在工作面向前推進(jìn)的過程中，通過采用隔離擋墻的方式可以取得較好的瓦斯治理效果。在施工中，部分地段出現(xiàn)了瓦斯?jié)舛让黠@增加的情況，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，主要是采空區(qū)內(nèi)的瓦斯所導(dǎo)致。因此，為了更好地降低影響，每向前推進(jìn)1 m，技術(shù)人員分別在工作面回風(fēng)巷道、運(yùn)輸巷道中施工厚度0.5 m以上的隔離擋墻，同時(shí)為了更好地提升密封效果，在巷道的頂幫掏槽，用黃泥對(duì)擋墻縫隙進(jìn)行封堵，這種方式不僅有效降低了采空區(qū)瓦斯的涌出量，對(duì)于整個(gè)采空區(qū)煤體自然的問題也起到了較好的預(yù)防效果。

4 結(jié)語

從本次采空區(qū)瓦斯綜合治理情況來看，不論是采空區(qū)瓦斯的整體難度，還是綜采工作面瓦斯的整體含量相對(duì)于先前均有了明顯的下降。全面提升采空區(qū)瓦斯的整體抽采效果，對(duì)于提升開采效果較為關(guān)鍵，但隨著開采深度的增強(qiáng)、開采強(qiáng)度的提升，采空區(qū)瓦斯?jié)舛缺厝粫?huì)更高，根據(jù)實(shí)際情況，采取多元化措施，可以提升采空區(qū)瓦斯的綜合治理效果。