綜采工作面瓦斯治理技術

摘 要：介紹了一種低瓦斯礦井綜采工作面采空區瓦斯治理技術，利用該技術，解決了陜西雙龍煤業開發有限責任公司綜采工作面上隅角瓦斯超限難題，該方法具有易操作、管理難度小、投入小的優點，為相似條件低瓦斯礦井采空區瓦斯治理提供經驗。

關鍵詞：采空區埋管；上隅角瓦斯；采空區瓦斯

1 概況

雙龍煤業公司為設計生產能力60萬t/a的低瓦斯礦井。現礦井主采2號煤層，為中厚煤層，煤層賦存穩定，結構簡單。礦井采用中央并列抽出式通風，主扇為BDK62-6-NO20型軸流式通風機。2#煤層平均厚度2.0m，傾角5°～8°，無自燃現象，現生產采區為四采區。現回采四采區1402工作面。

2008年礦井瓦斯絕對涌出量為6.33m3/min，瓦斯相對涌出量為 4.22m3/t；二氧化碳絕對涌出量為1.24m3/min，二氧化碳相對涌出量為0.83m3/t，鑒定結果為低瓦斯礦井。

1402工作面北臨1401采空區，東臨+850總回風大巷，西部為礦井井田邊界，南臨未采區；工作面設計長度920m，切眼長度120m，采用ZY3400/11/24輕型液壓支架綜采生產工藝，一次采全高，全部垮落法管理頂板。工作面通風系統為U型通風，正常情況下工作面配風量為900m3/min，工作面瓦斯為0.1%-0.2%，工作面回風流瓦斯濃度為0.20%-0.45%，但工作面上隅角瓦斯出現沿工作面切頂線向采煤空間呈三角形瓦斯超限帶，（如圖示一），一般瓦斯濃度在1.3%-1.8%，最大可達2.3%（在工作面來壓和地面大氣壓力突變時），一直影響工作面和礦井安全生產。

在以往工作面回采過程中，雙龍煤業公司曾先后采用吊掛風障法、水射流引射裝置、移動瓦斯泵站上隅角插管法等瓦斯治理措施；但上隅角瓦斯未能得到徹底解決。2007年7月份，為了解決上隅角瓦斯問題，公司采用FBCNO5/11（S）塑料葉輪引排風機進行上隅角瓦斯治理，雖然上隅角瓦斯可降至0.5%以下，但由于其增加了工作面回采工序和工作面回風流瓦斯管理難度及違反陜西煤業化工集團的有關安全管理規定，一直受到上級管理部門的安全監察。

2 采煤工作面瓦斯治理技術的選擇

目前，國內在回采工作面采空區瓦斯治理上多數采用通風技術和瓦斯抽放技術進行綜合治理，瓦斯抽放技術主要以下幾種技術進行治理（如圖示2）：

2.1 采煤工作面瓦斯治理技術的選擇

2.1.1 通風技術：目前，國內普遍采用U+L、W、Y型等通風系統解決采煤工作面上隅角瓦斯，但對雙龍煤業而言，由于受生產系統和資源縮減的限制，應用以上方法存在困難，難以實施。

2.1.2 瓦斯抽放技術：國內治理采煤工作面采空區瓦斯的抽放技術較成熟的方法有采空區冒落拱（帶）卸壓瓦斯邊采邊抽方法、工作面上隅角瓦斯抽放方法、采空區積聚瓦斯抽放方法等方法，這些方法主要通過向采煤工作面施工專用鉆孔、專用排瓦斯巷或通過向采煤工作面采空區插（埋）管路來治理采煤工作面上隅角瓦斯超限問題。

2.1.3采煤工作面瓦斯治理技術的選擇：雙龍煤業為單煤層前進式開采，除主要運輸大巷布置在+820水平（巖巷）外，其余巷道均布置在+836、+850水平（沿煤層布置），工作面通風系統為U型通風系統，后退式回采，因此，采用頂、底板巷道鉆孔抽放或專用抽放巷抽放，不但投入大，增加工作面生產工藝，管理難度增加，而且實施周期長；目前，工作面配風量已達900m3/min，如繼續加大風量，則會造成工作面進、回風巷，礦井主要巷道風速超過《煤礦安全規程》的規定，對礦井綜合防塵工作帶來難度；如采用改變采煤工作面通風系統來治理工作面瓦斯，由于增加巷道施工量和資源浪費大，不但投入大，而且與礦井資源縮減的矛盾大；因此，采用采煤工作面采空區埋管抽放法進行工作面上隅角瓦斯治理，是適合雙龍煤業的實際情況，同時，該方法還可以解決雙龍煤業采空區后期瓦斯治理問題。

2.1.4采煤工作面采空區埋管抽放法具體布置：雙龍煤業1402工作面在回采至460米時，即自2009年2月20日在1402工作面520米開始，按照圖示采空區埋管抽放法管路布置示意圖，埋設直徑為8寸鋼管，管道延伸至+850瓦斯泵站（ZWY85/110），通過ZWY85/110移動泵站將工作面采空區瓦斯排放至+850總回風大巷。

管道布置必須注意以下幾點：（1）管道布置必須緊靠回風順槽煤柱側，吊掛牢固（采用專用吊掛夾），以盡可能保證管道不被砸壞和隨頂板冒落而落地，吊掛高度盡可能沿煤層頂板，管道每3米施工一吊掛點。（2）在管道起始點，先吊掛一根10寸管道，10寸管道必須進行打眼，8寸管道插入長度必須大于1.0米，以盡可能減小矸石進入管道。（3）管道必須采取接地措施，每60米打接地極一個，接地電阻嚴格按照《煤礦安全規程》要求執行。（4）管道法籃連接處必須保證嚴密不漏氣，并設置一除矸裝置。（5）管道吊掛要根據實際情況確定，但必須遵循“管道平直，過渡平緩、靠幫靠頂”的原則。抽放管道敷設必須嚴格按照《煤礦安全規程》第148條第三款“不得與帶電體（電纜、接線盒等）接觸”的規定，在帶電體交叉處，根據實際情況采取避讓措施。

2.1.5 投入情況：

采煤工作面上隅角瓦斯治理投入統計（預計）表

2.1.6 上隅角埋管抽放法瓦斯治理效果

1402工作面自09年2月18日埋管到位，2月19日管道埋至采空區，2月20日管道埋至采空區5米開始抽放，當管道埋至采空區50米開始，工作面上隅角瓦斯開始下降，當管道埋至采空區58米時，上隅角瓦斯濃度開始呈下降趨勢，當埋管深度達75米時，上隅角瓦斯濃度降低到0.8%，當管道埋至采空區120米時，上隅角瓦斯降至0.6%，且保持穩定，而且工作面回風流瓦斯濃度由原0.20%-0.45%降為0.18%-0.34%。如圖示：上隅角瓦斯濃度與埋管深度關系圖。

按照采場通風理論，對于“一進一回”U型通風系統的采煤工作面采空區漏風流線（呈如圖示三）的規律[1]，且工作面采空區漏風帶深度依據各礦區采空區透氣性系數k的不同而不同，一般認為，當沿工作面推進方向達到工作面長度的2倍時，漏風在采空區內的滲流速度為零。當采空區遺留煤炭、煤柱及煤層頂底板圍巖瓦斯向采空區涌出時，由于工作面兩端全風壓差的作用，采煤工作面采空區內的瓦斯濃度分布呈如圖示四的規律[1]

結論：

3 上隅角埋管抽放法瓦斯治理安全措施及注意事項：

3.1 該技術適于無煤層自燃發火煤層，否則，往往會導致采空區煤炭自燃，加大治理成本。

3.2 移動泵站抽放流量必須大于采空區瓦斯涌出量，且采空區無其他方向漏風點和工作面頂、底板無瓦斯涌出。

3.3 管道布置必須緊靠回風順槽煤柱側，在回風順槽口進入順槽前加裝絕緣段和每隔一定距離加設接地線，并吊掛牢固，以盡可能保證管道高度，提高抽放效果；在管道最低凹處設置自動放水器，以保證抽放流量。

3.4 該抽放方式對單一本煤層、俯采工作面，工作面長度在100-120米范圍瓦斯涌出治理效果明顯，但當煤層頂底板有瓦斯涌出時，效果較差。

參考文獻

[1]肖陽.煤礦通風綜合技術手冊[M].煤礦科技出版社.

[2]俞啟香.礦井瓦斯防治[M].中國礦業大學出版社.

[3]《礦井通風與安全》中國礦業大學出版社

作者簡介：張延順男，42歲，1993年畢業于陜西煤炭工業學校通風安全專業，一直從事于煤礦“一通三防”工作，通風安全工程師，注冊安全工程師。