淺議采面臨近層瓦斯治理

摘 要：本文闡述了宣東礦通過采面通風管理，減少瓦斯涌出及進行采空區抽放和隅角抽放的綜合治理，僅供參考。

關鍵詞：瓦斯 來源 防治 抽放 措施

概述

宣東礦206采煤工作面為特高瓦斯綜采工作面，最高瓦斯涌出量達到95m3/min。該采面位于礦井第一水平的Ⅲ3煤層、井田東南部的二采區。東南至采區邊界，西北以-230大巷為界，左臨205采空區，右臨207采面；煤層傾向東南，工作面長度146m；206采面采用走向長壁一次采全高的綜合采煤方法，仰斜開采、自然冒落法管理頂板。

206采面區域內煤層結構簡單，煤種為弱粘煤和1/3焦煤。煤層厚度3.5～4.9米，平均4.2米。平均煤層傾角5°。煤層為易自燃煤層，自燃發火期41-43天。

煤層底板為泥質粉砂巖，頂板為細砂巖、粉砂巖和中細砂巖，老頂為輝綠巖。從位于206采面上下的51號鉆孔和7-3孔來看，輝綠巖成巖床狀形態賦存，距煤層距離由40.92m變至37.07m，對煤系地層內的瓦斯起到了很好的封閉作用。206采面通風方式前期為“U+L”，后期為“U”型通風，工作面通風量控制在2200-2600m3/min左右。

206采面瓦斯來源及構成

在206采面開采過程中，統計了工作面推采長度和瓦斯涌出量。工作面沒有推采前的瓦斯涌出量是4.5m3/min，由于采面積水，水面上全部是底板瓦斯涌出形成的“水泡”，因此認為采面這時的瓦斯來源主要來自底板；工作面推采20m之內，頂板沒有冒落，可以認為工作面涌出的瓦斯就是落煤釋放的瓦斯，其瓦斯涌出量增加了9.5m3/min，是本煤層釋放的瓦斯；工作面推采過20米后，頂板來壓、并逐步冒落，工作面瓦斯涌出增大，至工作面推采至40米時，頂板完全冒落，瓦斯增大并穩定在48m3/min，隨后工作面繼續推進、老頂來壓，瓦斯進一步增大，最后穩定在60 m3/min。頂板冒落后瓦斯增加了34m3/min，老頂來壓后瓦斯涌出量又增加了12m3/min。

因此得出了206采煤工作面的瓦斯來源為：底板占7.5%、本煤層占15.8%、直接頂板占56.7%、老頂占20%、頂板總瓦斯涌出量約占采面瓦斯涌出量的76.7%。見圖（1）。工作面平均日產煤3000t，平均噸煤瓦斯含量約5.56m3/t。

206采面瓦斯防治措施

通過對206采面的瓦斯來源和構成的分析，206采面的瓦斯來源主要是上臨近層，占采面瓦斯的76.7%。瓦斯治理要堅持“通風管理是基礎，采空區抽放是關鍵，隅角抽放是保障”的原則。即：工作面供風要滿足稀釋落煤涌出的瓦斯，采空區抽放要將臨近泄壓釋放的瓦斯全部抽放出來，涌入采面隅角的小部分采空區瓦斯通過隅角抽放進行處理。

通風管理措施：改變采面通風方式。206采面前期采用“U+L”通風方式，其瓦斯涌出量最大達到95m3/min；后通風方式改變為“U”型后，并采取了加快采空區頂板冒落和用風障封堵進風隅角的措施，減少了采空區漏風和瓦斯涌出，采面瓦斯涌出降到了62.9m3/min，下降了約32m3/min，為宣東206采面的瓦斯治理，打下了良好的基礎。

工作面風量影響：在206采面采用“U”型通風方式期間，通過2007年8、9月份，對采面的瓦斯涌出量、風排瓦斯量和風量的統計（見表1），發現增大工作面風量不僅增大了采面的瓦斯涌出量，還增大工作面風排瓦斯量，所以要根據本煤層的瓦斯涌出量來合理調節工作面的供風量。此后，工作面供風量保持在2250m3/min左右，采面瓦斯涌出量下降至40m3/min，風排瓦斯量為12 m3/min。

瓦斯抽放：本煤層瓦斯抽放。本煤層的瓦斯隨著開采釋放到風流當中，造成回風瓦斯含量增大和隅角的瓦斯超限。開展本煤層瓦斯抽放是減少采面瓦斯涌出、降低工作面回風流瓦斯濃度、保證礦井安全生產的根本措施。宣東礦206采面的本煤層抽放由于煤質松軟、打鉆困難，采用煤壁淺孔泄壓抽放。鉆孔深度6米，抽放瓦斯量約1.5 m3/min。

鄰近層瓦斯抽放：針對206采面的瓦斯來源和抽放情況綜合分析，206采面的瓦斯抽放工作要徹底解決采空區的瓦斯涌出，防止采空區瓦斯流入工作面。

根據宣東礦204采面、205采面的瓦斯抽放經驗，206采面在充分總結過去的瓦斯抽放方法的基礎上，前期采用低位鉆孔結合低位鉆場的抽放方法進行瓦斯抽放；從采面中部開始，僅用低位鉆孔抽放，瓦斯抽放量未受影響，抽放率達到49.45%；后期采用低位鉆孔和高位抽放巷結合的方式進行瓦斯抽放。

通過對各種鉆孔布置的終孔位置的分析，見表（2），宣東礦以上鄰近層瓦斯為主的瓦斯抽放的抽放點的合理位置是在回風巷道內側20m，采煤工作面上方35m～45m（即11-12倍采高）的位置（見圖2）。

206采面后期試驗了利用高位抽放巷道抽放瓦斯，抽放巷道布置在進風側內20m、煤層上方32m的位置。抽放的瓦斯濃度平均為20%，標態瓦斯抽放量約為20m3/min，抽放狀態平穩，有效解決采面的瓦斯問題。

隅角瓦斯抽放。回風隅角的瓦斯管理是安全生產管理的重要組成部分。宣東礦206采面的隅角瓦斯管理主要以抽放為手段。安裝抽放泵和抽放風機同時工作，抽放流量500m3/min，抽放瓦斯濃度2.5%左右，瓦斯抽放量10m3/min以上。通過開展隅角瓦斯抽放，采面隅角的瓦斯超限問題得到了根本解決，有效地解決了工作面隅角的瓦斯問題。

結論與啟示

宣東礦Ⅲ3206采面的瓦斯來源為本煤層占15.8%，上鄰近層占76.7%，下鄰近層占7.5%。

宣東206采面的瓦斯涌出量，采用“U”型通風方式比“U+L”通風方式每分鐘平均降低32m3。

“U”型通風方式工作面的風量，滿足沖淡本煤層的瓦斯涌出即可，如果繼續增大風量，反而會增加工作面回風和隅角的瓦斯管理壓力。

對206采面上鄰近層瓦斯的抽放，抽放點位置要布置在工作面內側20m、煤層上部40m-45m的位置最好。采用高位巷道進行瓦斯抽放，抽放狀態平穩、抽放效果好。

用隅角瓦斯抽放措施來處理采面隅角的瓦斯超限是一種最有效的手段。 （作者單位：張家口礦業集團）

作者簡介：王愷德，河北省尚義縣人，通風工程師，現任張家口礦業集團通風管理部副部長，多年從事礦山救護和“一通三防”管理工作。已公開發表論文多篇。