文/史萬青

中厚煤層內(nèi)錯尾巷布置治理綜放面瓦斯技術(shù)與應(yīng)用

文/史萬青

中厚煤層綜放工作面回風(fēng)上隅角瓦斯超限問題，始終是限制工作面產(chǎn)量的重要制約因素。有些地方采取了“u+I”或“U+u”型等通風(fēng)方法，雖可解決上隅角瓦斯，但降低了回采率，浪費了寶貴的煤炭資源且增加了掘進(jìn)成本。而采用內(nèi)錯尾巷技術(shù)為解決這一難題做出了有益的探索。

一、綜放面瓦斯涌出特征

綜放工作面開采屬一次采全高，其絕對瓦斯涌出量增大；采空區(qū)浮煤增多，浮煤釋放的瓦斯量加大，集聚的瓦斯向工作面涌出；綜放面煤壁、頂煤的冒落區(qū)、破碎區(qū)、裂隙加大了煤體釋放瓦斯的自由面，瓦斯超前析出；綜放面瓦斯易于在上隅角、架頂、架間、尾梁等位置積聚。內(nèi)錯尾巷布置治理綜放面瓦斯技術(shù)，解決了上隅角、頂板巷的瓦斯積聚超限以及來壓時瓦斯大量涌出等影響工作面安全和生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。

二、內(nèi)錯尾巷布置技術(shù)實踐

為解決綜放面采空區(qū)大量瓦斯經(jīng)上段切頂線涌入工作面，造成上段支架架間、架頂、尾梁、上隅角瓦斯超限，根據(jù)采場孔隙介質(zhì)的氣體流動理論，沿煤層頂板內(nèi)錯回風(fēng)巷6～10m（凈煤柱）布置一條平行于回風(fēng)巷的頂板瓦斯排放巷（簡稱尾巷），使采場形成一種通風(fēng)系統(tǒng)。內(nèi)錯布置的尾巷隨工作面回采推進(jìn)而自然垮落，與工作面采空區(qū)冒透，形成通風(fēng)通道，有利于排放瓦斯。

1.內(nèi)錯尾巷作用

從伯方煤礦回采工作面回采過程來看，該方法是極為有效的措施。經(jīng)與“U”型通風(fēng)的工作面進(jìn)行對比，未布置有內(nèi)錯尾巷的回采工作面回采期，配風(fēng)量為1700m3/min～1900m3/min，正常生產(chǎn)時，上隅角局部瓦斯?jié)舛容^高，最高達(dá)3％，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.8％左右；瓦斯超限現(xiàn)象時有發(fā)生；布置有內(nèi)錯尾巷的回采工作面回采期，配風(fēng)量為1400m3/min～1600m3/min，其中尾巷風(fēng)量450m3/min左右，上隅角局部瓦斯?jié)舛让黠@較低，最高為1.5％，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.5％左右，尾巷濃度1.6％左右。

2.內(nèi)錯尾巷的作用原理

由于放煤滯后于割煤，內(nèi)錯尾巷沿工作面走向其吸風(fēng)口至少要伸入煤壁沿采空區(qū)方向5m以上，也就是說要比綜放工作面的采場回風(fēng)口滯后5m以上，便于匯集采空區(qū)沿風(fēng)流方向涌出的瓦斯。

內(nèi)錯尾巷沿工作面垂高方向其吸風(fēng)口垂直高于工作面采場方向底板近5m，即高度高于工作面回風(fēng)巷底板5m，利于匯集工作面采空區(qū)上部頂板煤（巖）層中卸壓后涌出的瓦斯。

由于內(nèi)錯尾巷既位于綜放工作面回風(fēng)上隅角的上風(fēng)側(cè)，又位于煤層的頂部層位，再加上在工作面回風(fēng)巷采用增阻的方法，人為調(diào)節(jié)尾巷與回風(fēng)巷的通風(fēng)壓力差，并保證使尾巷的通風(fēng)壓力低于回風(fēng)巷的通風(fēng)壓力，這樣尾巷的吸風(fēng)口就永遠(yuǎn)處于低壓區(qū)，有利于控制工作面采空區(qū)涌出的瓦斯，大大減緩了回風(fēng)的瓦斯涌出量，解決了上隅角瓦斯超限的問題。

3.內(nèi)錯尾巷布置瓦斯異常涌出特點

（1）工作面放煤不均衡，尾巷時通時閉，頂板巷瓦斯涌出波動性大。

（2）當(dāng)放煤不均衡、尾巷不暢通時，采空區(qū)及尾巷內(nèi)瓦斯大量積聚，靠工作面最近的頂板聯(lián)絡(luò)巷至工作面段的頂板巷內(nèi)積聚瓦斯?jié)舛染蜁?yán)重超標(biāo)。

（3）當(dāng)頂板巷突然暢通后，采空區(qū)及頂板巷積聚的瓦斯大量從頂板巷涌出，致使頂板排放巷及回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)短時間瓦斯超限。

（4）老頂周期來壓時尾巷及回風(fēng)巷的瓦斯涌出成倍增加，工作面推進(jìn)速度快，產(chǎn)量高時瓦斯涌出量增大，尤其工作面在周期來壓時，瓦斯涌出量是正常涌出的2～3倍。

三、尾巷內(nèi)瓦斯超限處理和瓦斯異常涌出的防治技術(shù)

1.綜放采空區(qū)后方瓦斯抽放

現(xiàn)場實測及理論分析表明，綜放采空區(qū)瓦斯涌出量大，抽放采空區(qū)瓦斯是綜放面治理瓦斯的重要環(huán)節(jié)，采用的抽放方法有以下兩種：第一，采空區(qū)鉆孔抽放瓦斯。采用高位鉆孔向采空區(qū)施工抽放鉆孔，經(jīng)過抽放后，鉆孔抽放濃度可高達(dá)60％。第二，預(yù)埋管抽放采空區(qū)瓦斯。預(yù)埋瓦斯抽放管，抽放瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)到20％～50％，流量為26m3/min，大大緩解了周期來壓時采空區(qū)瓦斯涌出對安全生產(chǎn)的威脅。

2.尾巷不暢通的主要原因

增大尾巷通風(fēng)通道時，尾巷不暢通的主要原因有以下兩點：第一，放煤過程的不均衡，尾巷與工作面采空區(qū)的通道因礦壓作用出現(xiàn)時堵時暢的情況。通過加大頂板巷下支架的放煤量來增大通風(fēng)通道，減小阻力，始終保持上隅角呈穩(wěn)定的上風(fēng)流狀態(tài)，均勻排放采空區(qū)和頂板巷瓦斯，消除支架后部、頂板巷及上隅角的瓦斯積聚，在周期來壓時不會造成回風(fēng)巷道內(nèi)瓦斯超限，以此確保安全生產(chǎn)。第二，尾巷支護強度不足或是頂板破碎煤質(zhì)松軟，造成巷道在工作面推進(jìn)時，頂板跨落，使得有效斷面大大降低。通過加強支護強度，保證有效通風(fēng)斷面。如支護強度不足，可采用補強的方式。山西蘭花集團伯方礦回采工作面推進(jìn)時，由于巷道支護強度不足，采用了打木垛和在尾巷頂板鋪設(shè)長梁的方式保證巷道通風(fēng)。

四、結(jié)論

內(nèi)錯布置的尾巷與回風(fēng)巷相距6～10m（凈煤柱）之內(nèi)，且高于回風(fēng)巷道，綜放面60％的瓦斯涌出量從尾巷排出，徹底解決了綜放開采時絕對瓦斯涌出量大、回風(fēng)流瓦斯超限問題，保證了安全生產(chǎn)；內(nèi)錯布置的尾巷隨工作面推進(jìn)時隨采隨落，與傳統(tǒng)的外錯式瓦斯巷相比在采空區(qū)形不成任何漏風(fēng)通道，因而避免了綜放面采空區(qū)漏風(fēng)發(fā)火隱患；內(nèi)錯布置尾巷的瓦斯排放為綜采放頂煤技術(shù)提供保障，替代傳統(tǒng)分層開采，形成了一井一面高產(chǎn)高效的集中生產(chǎn)模式，極大地簡化了礦井通風(fēng)系統(tǒng)管理難度，為實現(xiàn)安全高效生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。尾巷瓦斯排放技術(shù)進(jìn)一步提高了生產(chǎn)能力，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

（責(zé)任編輯：李元）

作者單位：（山西蘭花集團伯方煤礦）