ABOK煤礦回采工作面瓦斯管理實踐與思考

吳 道

（中鼎國際工程有限責任公司，江西 南昌330096）

1 概況

ABOK煤礦系中鼎國際建設集團公司與馬來西亞一公司合作煤礦，年生產能力150kt。

該礦位于加里曼丹島馬來西亞與印度尼西亞交界山脈北側SriAmam地區丘陵地帶，礦區范圍：東經111°59′～111°01′00″，北緯102°08′～1°03′35″；井口坐標 X：5579.2，Y：8507.2，Z：100.2m；礦井開采水平為－90m～－45m；礦區面積約2km2。

礦區地質及煤層情況：井田為近東西走向，由北向南呈單一傾斜構造，傾角為6°～14°，含可采煤層1層，煤層厚度為0.35～1.97m，平均厚度1.2m，煤層沉積穩定，結構簡單，為優質煉焦和動力煙煤。煤系地層厚度50～400m，上覆地層第四系表土覆蓋，厚度7～55m，陸相沉積，火成巖以巖床形式出現，由淺至深侵入，在煤層中形成變薄及天然焦條帶，對煤層開采有一定影響。

煤層瓦斯、自燃傾向性、煤塵爆炸性情況：在礦井開采過程中，瓦斯涌出量與煤層厚度、煤層開采深度、工作面長度、工作面產量有密切關系。2011年10月對礦井瓦斯進行了等級鑒定，結果為高瓦斯礦井。回采工作面絕對瓦斯涌出量為7.492m3／min，相對瓦斯涌出量為20.27m3／t；掘進工作面絕對瓦斯涌出量為1.066m3／min，相對瓦斯涌出量為56.94m3／t；礦井絕對瓦斯涌出量為 12.85m3／min，相對瓦斯涌出量為33.85m3／t；經鑒定為容易自燃煤層，發火期為3～4個月；煤塵具有爆炸性，抑爆巖粉量為45%。

2 礦井開采情況

礦井采用中央片盤斜井開拓，中央并列抽出式通風，井筒集中布置在井田中央，分成東、西兩翼，由東至西分別有東風井、主皮帶運輸井、軌道提升井、西風井4個井筒，均采用礦用工字鋼金屬支架梯形棚支護。

采煤方法及采煤工藝：采用走向長壁后退式采煤方法，工作面走向長600～700m，傾斜長80～200m；采煤工藝為人工電煤鉆打眼、爆破落煤，工作面采用30kW刮板運輸機運煤、人工扒煤、順槽及斜井均采用皮帶運輸至地面工業廣場，工作面采用1.2～1.8m單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁支護頂板，采用“兩采一準”正規循環作業方式，采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距4m，最小控頂距2 m，放頂步距2m，即“見四放二”，工作面采用全負壓通風，工作面有效風量600～800m3／min。

3 回采工作面瓦斯管理實踐

ABOK煤礦工作面瓦斯，主要集中在工作面上隅角附近，且上隅角瓦斯濃度經常處于超限狀態，乃至瓦斯積聚，針對這種情況，為有效消除安全隱患，ABOK煤礦花了2年多時間，先后對3個不同面長的工作面瓦斯管理進行了摸索，積累了一些卓有成效的經驗。

1）2012年12月～2013年8月，在長150m、走向長360m的西五工作面生產期間，大部分瓦斯濃度均在安全濃度范圍，但工作面上隅角附近3m范圍內瓦斯濃度超限，隅角存在瓦斯積聚的現象，濃度一般在3%～9%，工作面回風流中瓦斯在正常情況下，瓦斯濃度在安全范圍內，僅在工作面放頂后1小時左右、放炮過程中偶爾出現瓦斯超限現象。針對這種情況，首先是采取了以下措施：① 工作面配備專職瓦斯員，負責工作面瓦斯檢查，采取風障法將隅角瓦斯排放至安全濃度；②工作面5m范圍內采用風鎬落煤；③工作面8m范圍內改用木杠頂梁和單體液壓支柱支護頂板；④ 工作面使用水炮泥和黃泥進行嚴實封孔，由瓦檢員負責落實監督檢查；⑤ 放頂、放炮期間回風巷內停止工作、撤出人員、設置警戒。其次是為了做到措施更完善，采取布置超前輔助風巷方法，即在工作面上出口留好10m煤柱，掘一條與回風巷平行煤層巷道，每隔12m與上回風巷連通，形成超前出口，始終保持1～2個超前出口，這樣工作面上隅角瓦斯超限和積聚問題得到有效解決，保證了工作面作業地點瓦斯不超限，該工作面于2013年8月28日安全收尾。

2）2013年9月～2014年6月，開采長200m、走向長450m的西六工作面，由于工作面相對加長、開采深度加深、瓦斯涌出量增加，盡管按照西五工作面所采取的超前輔助風巷方法，解決了工作面作業點瓦斯不超限的問題，但工作面回風流中瓦斯濃度超限，影響行人、運料安全，存在安全隱患。針對這種情況，在井下安裝1臺20m3／min瓦斯抽放泵，建立了井下移動瓦斯抽放系統，對工作面采空區進行瓦斯抽放，經過不斷的實踐摸索，在超前輔助風巷的基礎上進行完善，將超前出口規范為超前行人出口、瓦斯自然排放出口、瓦斯抽放出口。在瓦斯自然排放出口處構筑調節風窗，用于調節風量，達到調節瓦斯排放的目的；在瓦斯抽放出口處構筑密閉，將瓦斯抽放管路預埋在內面，隨著工作面的推進，抽放瓦斯也不斷邁步更替抽放。通過摸索，抽放距離在距工作面30m的采空區內，瓦斯抽放效果較好，可以保證工作面瓦斯不超限，上隅角瓦斯積聚問題和回風巷瓦斯超限問題均得到解決。但是，在瓦斯抽放的過程中，用比色管對抽放管內氣體進行檢查，發現比色管有CO棕色環現象，且CO濃度由低到高，有時CO濃度高達1×10－3，由于在馬來西亞沙拉越州缺乏礦井氣體分析機構，未能對抽放管內氣體進行分析化驗，經多方咨詢、查閱有關技術資料，只能按照煤層自然發火情況處理，決定停止工作面采煤，進行收尾、封閉。重新在外部布置新工作面，繼續按照上述工作面做法，工作面推進到一定距離，同樣在抽放管內檢查氣體，用比色管檢查同樣有棕色環現象，CO濃度與前述同出一轍，以此來推斷采空區有煤層自然發火現象，值得思考，需要時間和實踐的進一步檢驗。那么，在工作面沒有其它異常出現的情況下，工作面繼續推進，加強氣體檢查，在抽放管內瓦斯濃度在15%以下時，調節自然排放風窗大小，對抽放系統進行選擇性的抽放，以工作面回風巷瓦斯濃度不超限為原則，該工作面于2014年6月5日安全收尾。

3）2014年6月～9月，開采長80m、走向長180m的西六外工作面，工作面、回風巷瓦斯均不超限，僅工作面上隅角瓦斯有積聚現象，瓦斯濃度3%～6%，采用超前輔助風巷方法可以解決上隅角瓦斯積聚的問題，但煤柱損失達12.5%；也采用了西五工作面瓦斯管理的前期做法，用風障進行瓦斯排放，結合其它配套措施，保證工作面、回風巷、上隅角瓦斯不超限、不積聚，該工作面于2014年9月20日安全收尾。

4 實踐思考及建議

綜上實踐，ABOK煤礦基本可以梳理出一套比較適合本礦回采工作面瓦斯管理辦法，歸納起來就是：以超前輔助風巷、超前出口為主，完善“三出口”（即超前行人出口、自然瓦斯排放出口、瓦斯抽放出口）、結合選擇性瓦斯抽放方式、經濟合理的工作面長度（120～150m）的瓦斯管理辦法。這樣，既能解決回采工作面上隅角瓦斯超限和積聚的普遍性問題，又能解決回風流中瓦斯超限問題，防止對采空區過度抽放可能引起的煤炭自燃現象發生，同時又能保證工作面正常推進。

幾點建議：

1）瓦斯移動抽放系統應該改為地面永久抽放系統，從根本上達到瓦斯抽放的目的，消除安全隱患。

2）對瓦斯抽放管內的CO檢測指標來確定采空區是否煤炭自然發火，缺乏足夠的科學依據，需要做進一步的調查研究，以有利于科學決策，指導安全生產。