掘進工作面的瓦斯治理及防突措施

閆海兵

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司 大陽煤礦分公司，山西 晉城 048000）

煤礦安全如何有效防治瓦斯是煤礦安全工作的重中之重[1-4]。某礦屬煤與瓦斯突出礦井，現(xiàn)采3號煤層；2012年2月5日3時許，3203工作面切槽、采垛完成6 m時，工作面迎頭左側清煤即將結束時，工作面突發(fā)瓦斯超限，最大瓦斯?jié)舛?.65%，超限時間3′04″；工作面回風瓦斯最大濃度為7.55%，持續(xù)時間2′40″。掘進工作面瓦斯的突然超限，影響了礦井的正常生產(chǎn)作業(yè)，嚴重威脅著井下人員的健康安全，亟須及時采取措施治理瓦斯突出超限。

1 瓦斯超限的現(xiàn)場狀況及其原因分析

圖1 迎頭后方3 m處小斷層構造圖

1）瓦斯超限現(xiàn)場狀況。事發(fā)時，3203工作面迎頭左下角軟煤分層出現(xiàn)孔洞，孔口呈扁平橢圓形，迎頭左下角堆有2.1 m×3.6 m×0.5 m的軟煤，軟煤層厚度為0.6~0.8 m。孔洞上方煤壁有滑移構造面，迎頭3.0 m處的巷道頂煤發(fā)現(xiàn)小斷層，見圖1。巷道頂部、左邦均見連續(xù)的斷層面跡線，右?guī)蛿鄬用孥E線在巷高中部消失；沿巷頂斷層面跡線，巷道頂部出現(xiàn)約1.5 m×0.5 m×0.3 m的冒頂區(qū)，距3203掘進工作面以東30 m的3202掘進工作面迎頭，距23橫貫30 m；迎頭斷面底部軟煤發(fā)育，厚度1.0 m，軟煤中間有0.1 m厚的夾矸，夾矸上部軟煤呈層片狀，手捏即碎；夾矸下面軟煤呈顆粒狀。

2）瓦斯超限的原因分析。事發(fā)后，技術人員及時分析，通過現(xiàn)場勘查、詢問員工、查詢資料和技術分析，初步確定了瓦斯超限事故發(fā)生的原因：①根據(jù)現(xiàn)場孔洞形狀及粉煤堆積情況分析，3203掘進工作面瓦斯超限是由于掘進巷道集中應力與構造應力疊加，導致掘進面煤層底部的軟煤分層突然壓出，其中瓦斯迅速釋放出來。②應力集中形成的原因：一是軟煤壓出地點附近有小斷層和滑移構造，煤層中有構造應力；二是3203面滯后于3202面6 m左右，3202工作面超前掘進后，造成3203工作面迎頭煤體應力增高；三是3203工作面采用連采機掘進，當班進尺6 m，較快掘進速度導致工作面前方煤體應力集中地點距迎頭太近，加之巷道開挖后頂板未能及時支護，空頂距達7.0 m，造成工作面前方煤體應力集中程度加大；工作面掘進產(chǎn)生的集中應力與構造應力疊加，更加劇了迎頭周邊煤體的應力集中程度，從而導致掘進工作面煤層底部的軟煤分層突然壓出。③軟煤被突然壓出后，應力得以迅速釋放，透氣性大幅增加，煤中瓦斯快速釋放涌入巷道，導致風流中的瓦斯?jié)舛瘸蕖?/p>

2 瓦斯超限的治理措施及其效果

1）瓦斯超限的治理措施。①加強區(qū)域瓦斯預抽工作，特別是加強3203工作面底部軟煤中的瓦斯抽采，降低工作面的瓦斯?jié)舛取＞C掘機掘進工作面最下部一排鉆孔，布置在從軟煤分層底部起30 cm的高度內(nèi)，第二排鉆孔開始以上一排鉆孔中心為起點，每相距20cm布置一排鉆孔，見圖2。②3202工作面的超前掘進造成3203工作面迎頭煤體應力增高，因此在排放外瓦斯的同時必須對3203工作面的頂板及時支護，縮短空頂距，分散前方煤體的集中應力，減少煤層底部軟煤層被壓出的可能性。③軟煤層的卸壓導致瓦斯涌向巷道，當瓦斯抽放一段時間后，利用錨桿支護軟煤層，每排打設5根22 mm×2 400 mm左旋無縱筋螺紋鋼錨桿，幫錨桿間距800 mm，排距900 mm。

圖2 3203工作面底部軟煤瓦斯排放鉆孔簡圖

2）治理措施的效果分析。為了檢測治理效果，排放瓦斯4 h后，在3203工作面及瓦斯超限區(qū)域鄰近層的3201面和3202面附近按軟煤層厚度每排布置4個防突檢測孔，孔間隔6 m左右，檢測孔采用76 mm鉆頭施工至瓦斯排放孔要的求深度。采用K1值對防突的效果檢驗（如表1所示），驗證指標臨界值為

表1 工作面瓦斯?jié)舛闰炞C指標

從表1可知，3201和3202面的K1值和S值較低，表明此區(qū)域未發(fā)生瓦斯超限，而3203面的K1值偏高，但在臨界值以下，表明3203面的瓦斯?jié)舛雀哂?201和3202面的瓦斯?jié)舛龋蠈嶋H情況；但采用措施治理瓦斯超限后，3203掘進工作面的瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)低于臨界值，3203掘進工作面的瓦斯超限已經(jīng)得到有效治理。

3 結束語

3203掘進工作面的瓦斯突然超限，影響了礦井的正常生產(chǎn)作業(yè)，故在確認瓦斯超限原因的基礎上，采取了加強區(qū)域瓦斯預抽、及時支護3203工作面的頂板與軟煤層卸壓區(qū)等措施治理，并利用K1值和S值進行了治理效果檢驗，表明了3203掘進工作面的瓦斯超限得到有效治理。

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