隆盛琛

（吉利百礦集團(tuán)有限公司，廣西 百色 533000）

1 礦井概況

廣西保群礦業(yè)有限公司保群煤礦，位于廣西田東縣思林鎮(zhèn)，核定生產(chǎn)能力為90 萬t，礦井為高瓦斯礦井。礦井開采的煤層為Ⅱ1 和Ⅲ1 兩煤層，煤層厚度均分別為1.8～3.2m，采高2.5m，煤層傾角12°~25°，開采深度為-193~-205m，工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤法，全部垮落法控制頂板的綜采工作面；U 型通風(fēng)方式，周期來壓步距為5～10m。保群煤礦因頂、底板巖層含有油氣，致使回采工作面在回采過程中上隅角瓦斯涌出量偏高，極易造成瓦斯超限。為了有效治理瓦斯，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，分析了綜采工作面上隅角瓦斯超限原因，弄清了上隅角瓦斯涌出的主要因素，并提出了行之有效的治理方法，取得良好的效果。

2 影響綜采工作面上隅角瓦斯涌出量的主要因素及規(guī)律

影響綜采工作面上隅角瓦斯涌出量的主要有瓦斯地質(zhì)條件、頂板控制、作業(yè)工序、風(fēng)量情況、通風(fēng)方式等因素。

2.1 瓦斯地質(zhì)條件

百色煤田右江礦區(qū)含有油砂巖和煤層天然氣。正常情況下，瓦斯對(duì)本井田的開采威脅不大。但與井田相鄰的那讀礦區(qū)，鉆孔施工中曾發(fā)生天然氣噴出，其中16903 孔在孔深88m（Ⅲ煤之下7m）有天然氣噴出，至130m 左右變大，噴出兩天后用氣壓表測(cè)定有3~6 個(gè)大氣壓，以后逐漸減??；16704 孔在孔深109m（Ⅲ煤之上20m）冒氣，兩天后消失。這兩個(gè)孔所處的構(gòu)造部位屬小背斜軸部附近，那讀組二段上部的砂巖為儲(chǔ)集層，那讀組三段的泥巖為良好的蓋層，具天然氣局部聚集的條件。該井田斷層較發(fā)育，受斷層影響，可能會(huì)有局部的小構(gòu)造利于瓦斯富集。工作面布置在斷層邊緣，斷層裂隙帶瓦斯集中釋放，對(duì)安全生產(chǎn)帶來極為不利的影響。

2.2 頂板控制

采用自然跨落法控制頂板，采空區(qū)瓦斯相對(duì)涌出較大。在開采初期，頂板初次來壓，頂板大面積冒落，高濃度瓦斯從回風(fēng)上隅角突然涌出，極易造成回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸?。受頂板周期來壓的影響，頂板跨落不充滿老塘?xí)r，采空區(qū)內(nèi)積存有大量的瓦斯涌出，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葧?huì)升高，來壓穩(wěn)定后迅速下降。保群煤礦綜采工作面在試采初期，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.20%以下。工作面推采7m 出現(xiàn)初次來壓后，回風(fēng)流瓦斯明顯增高，瓦斯涌出量達(dá)0.65%左右，隨著推采進(jìn)度加快，采空區(qū)面積越來越大，工作面回風(fēng)隅角及回風(fēng)巷風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧?huì)有明顯增大，瓦斯?jié)舛仍_(dá)到0.7%～0.9%。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，每次工作面出現(xiàn)周期來壓，上隅角、回風(fēng)巷瓦斯很容易出現(xiàn)偏高現(xiàn)象，直接影響安全生產(chǎn)。

2.3 回采作業(yè)

綜合機(jī)械化采煤對(duì)頂板及四周巖層破壞與卸壓程度影響相對(duì)較少，采空區(qū)瓦斯涌出量變化不大；但采煤機(jī)割煤往回風(fēng)巷，在距離回風(fēng)巷20m 范圍時(shí)，采煤機(jī)身擠占工作面空間，對(duì)風(fēng)流阻力有一定的影響，會(huì)有風(fēng)流漏往采空區(qū)，造成上隅角瓦斯涌出增加；移架放頂作業(yè)，對(duì)頂板及四周巖層有一定程度的破壞，特別是靠近回風(fēng)隅角頂板的冒落，造成工作面瓦斯大量涌出；出煤和推溜作業(yè)，頂板及四周巖層基本不受影響，瓦斯涌出量較均勻，瓦斯涌出量最低。

2.4 風(fēng)量情況

一般條件下，回采工作面的風(fēng)量增大時(shí)，開始因負(fù)壓的增加，采空區(qū)的漏風(fēng)量會(huì)隨著增加，大量瓦斯從采空區(qū)涌向工作面上隅角，工作面及其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛瓤焖偕仙划?dāng)上隅角、工作面及其回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛壬仙揭欢ㄖ岛?，又緩慢下降，在通過一定時(shí)間后，瓦斯?jié)舛扔纸档皆瓉頂?shù)值內(nèi)。當(dāng)工作面的風(fēng)量變小時(shí)，瓦斯涌出情況則恰恰相反。風(fēng)量在900~1000m3/min 時(shí)，1201、1202、1301、1200 綜采工作面瓦斯涌出異常，工作面及回風(fēng)隅角瓦斯經(jīng)常超限；當(dāng)風(fēng)量增加到1200m3/min，增加了漏入采空區(qū)的風(fēng)量，上隅角瓦斯涌出也相應(yīng)增大，常造成瓦斯經(jīng)常超限而被迫停產(chǎn)，所以從根本上未能消除上隅角瓦斯的現(xiàn)象。

2.5 通風(fēng)方式

回采工作面采用U 型通風(fēng)系統(tǒng)，其特點(diǎn)為系統(tǒng)簡(jiǎn)單、風(fēng)流穩(wěn)定，采空區(qū)漏風(fēng)量少及巷道施工量和維護(hù)維修量相對(duì)較少等，容易管理。但其缺點(diǎn)是工作面回風(fēng)上隅角容易積聚，瓦斯的防控能力較低，增加了工作面瓦斯的管理難度。

2.6 設(shè)置擋風(fēng)簾

在工作面距離回風(fēng)巷10m 處，單獨(dú)使用阻燃帆布風(fēng)幛從煤壁斜掛到上隅角，把風(fēng)流導(dǎo)往回風(fēng)上隅角，沖散并稀釋上隅角的瓦斯。該方法只對(duì)瓦斯涌出量在2~3m3/min 以下時(shí)起作用，對(duì)高瓦斯礦井工作面瓦斯治理的作用不大，1201、1202、1301、1200 綜采工作面曾因瓦斯經(jīng)常超限而被迫停產(chǎn)。

3 瓦斯治理技術(shù)及效果

通過分析回采工作面瓦斯涌出現(xiàn)象及規(guī)律，在探索回采工作面上隅角瓦斯治理的有效可靠方法上，采用抽放瓦斯技術(shù)，從根本上解決上隅角瓦斯涌出造成的瓦斯超限問題，取得顯著效果。

瓦斯抽放技術(shù)：

在綜合分析礦井回采工作面瓦斯的主要來源后，決定建立瓦斯抽放系統(tǒng)，通過“抽、堵、導(dǎo)、小、高位鉆孔抽放”等方式治理回采工作面瓦斯，實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯零超限治理目標(biāo)，如圖1 所示。

圖1 工作面瓦斯抽放布置

（1）“抽”方式：在地面建立瓦斯抽放系統(tǒng)，通過抽放管路將回采工作面回風(fēng)隅角擋墻內(nèi)的瓦斯抽排到地面，減少了工作面的瓦斯含量。

（2）“堵”方式：對(duì)工作面回風(fēng)隅角段的掩護(hù)式液壓支架移動(dòng)到位后，采用馬麗散材料裝成箱，從回風(fēng)巷第一個(gè)掩護(hù)式液壓支架尾部至大柱位置，再從回風(fēng)巷第一個(gè)掩護(hù)式液壓大柱位置至回風(fēng)巷巷幫用馬麗散箱斜砌連成一道擋墻，并用黃泥對(duì)擋墻縫隙進(jìn)行涂抹，把瓦斯擋在墻內(nèi)，減少瓦斯從擋墻縫隙滲出，增強(qiáng)墻內(nèi)瓦斯抽放效果。砌擋墻不足處為移動(dòng)掩護(hù)式液壓支架尾部到斜墻位置時(shí)，必須重新砌筑擋墻，影響推采進(jìn)度。

（3）“導(dǎo)”方式：確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，保證工作面通風(fēng)系統(tǒng)合理、設(shè)施完好、風(fēng)量充足、風(fēng)流穩(wěn)定；按設(shè)置擋風(fēng)簾方式，在工作面距離回風(fēng)巷10m 處，用阻燃帆布風(fēng)幛從煤壁斜掛到上隅角，把風(fēng)流導(dǎo)往擋墻，沖散并稀釋擋墻前的瓦斯，防止隅角擋墻前瓦斯積聚。

（4）“小”空間：控制進(jìn)、回風(fēng)隅角空間為最小狀態(tài)，即及時(shí)回收進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷隅角頂板的錨桿托板和錨索，并剪斷鋼帶和鋼網(wǎng)，以確保進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷隅角端部的頂板及時(shí)安全落下，縮小進(jìn)、回風(fēng)隅角空間的作用，同時(shí)在工作面的進(jìn)風(fēng)隅角用阻燃帆布風(fēng)幛設(shè)置風(fēng)幛擋風(fēng)，達(dá)到減少風(fēng)量從進(jìn)風(fēng)巷漏入采空區(qū)，防止瓦斯大量積聚。

（5）“高位鉆孔抽放”方式：在綜采工作面回風(fēng)巷距工作面40m 處設(shè)第一組鉆孔，從頂板中間線處依次每隔0.4m 至工作面巷幫往工作面上方裂隙帶與垮落帶之間施工4 個(gè)鉆孔，呈扇形布置，仰角鉆進(jìn)，終孔位置處于工作面回風(fēng)隅角上方約7~12m，鉆孔施工完成后連接負(fù)壓抽放瓦斯管進(jìn)行高位鉆孔瓦斯抽放。隨著工作面推進(jìn)，鉆孔與垮落的采空區(qū)溝通，提高抽放效果。第二組鉆孔距第一組鉆孔40m，余下各組鉆孔依次按照同樣距離、參數(shù)往外施工，如圖2 所示。

圖2 高位鉆布置

礦井使用瓦斯抽放系統(tǒng)后，地面瓦斯抽放泵站實(shí)際抽放量穩(wěn)定在80m3/min，回采工作面供風(fēng)量保持在900m3/min，通過“抽、堵、導(dǎo)、小、高位鉆孔抽放”等方式治理，1200、1300、1304、1306、1307 等回采工作面回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛染S持在0.4%~0.45%，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛却蠹s維持在0.5%，瓦斯得到有效治理，回采工效大大提升，礦井安全得到有效保障。

4 結(jié)論

認(rèn)真分析影響工作面瓦斯涌出的主要因素，及時(shí)掌握工作面瓦斯涌出規(guī)律，采取相應(yīng)有效的瓦斯治理措施，才會(huì)取得良好的治理效果，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。保群煤礦綜采工作面瓦斯治理的經(jīng)驗(yàn)表明，采用瓦斯抽放系統(tǒng)，配合合理的風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)和高位鉆孔抽放等，從根本上解決上隅角瓦斯超限問題。