薄煤層工作面上隅角瓦斯治理實踐

溫志新

（晉城煤業集團 寺河煤礦 二號井，山西 晉城048019）

寺河煤礦二號井9＃煤層位于3＃煤層采空區之下50余米，94311工作面正常回采時工作面瓦斯涌出量包括本煤層瓦斯以及上方采空區泄露瓦斯。由于工作面上覆3＃煤層已經開采完畢，一系列問題導致工作面在現有通風系統條件下上隅角瓦斯濃度頻繁超限，難以滿足工作面正常安全回采需求。因此，對工作面通風系統進行優化研究，解決工作面上隅角瓦斯濃度頻繁超限問題，對于工作面正常安全回采，提升礦井效益意義重大〔3～4〕。

1 工作面概況

山西晉煤集團寺河二號井是集團公司重點發展礦井，礦井中長期采掘銜接安排以9＃煤為主。94311工作面為典型的薄煤層工作面，煤層傾角2°～10°，平均3°，容重1.51t／m3，瓦斯絕對涌出量預計為15m3／min，CO2的絕對涌出量預計為0.62m3／min。工作面設計走向長度1775 m，傾斜長度200m，設計采高為1.5m，工作面沿底板推進，以風定產，設計循環進度0.6m。四六制作業（夜、早、午、晚班，一個班檢修，三個班生產），循環方式為生產班進3個循環，日進9個循環。

94311工作面切眼凈斷面規格為5.9m×2.2m，錨－索網聯合支護。94221運輸巷和94222軌道巷均為寬4.8 m，高2.3m，錨－索網聯合支護；94222副巷（輔助回風巷）寬4.0m，高2.2m，錨－索網聯合支護。工作面巷道布置及通風系統示意見圖1。

圖1 工作面巷道布置及通風系統示意

2 工作面通風系統優化及調整措施

2.1 工作面通風系統現狀

94311工作面為一進兩回通風系統，即94221進風，94222和94222副巷為回風巷。在工作面回采過程中，由于工作面特殊頂底板條件及上部3＃煤層采空區的影響，導致現有通風系統不能滿足正常生產要求，瓦斯超限問題較為嚴重。

工作面回采過程中（8.5～8.10）上隅角瓦斯涌出情況見表1。

表1 通風系統調整前工作面上隅角瓦斯涌出情況

由表1知工作面進風量1120m3／min，回風量平均值為960m3／min，工作面上隅角瓦斯濃度最大為1.13%，最小為0.12%；最大平均值為0.78%，最小平均值為0.58%，由此可以看出，現有通風系統條件下，工作面上隅角瓦斯濃度持續較大。

2.2 工作面通風系統調整措施

通過分析研究決定，將現有的“一進兩回”通風方式調整為“兩進一回”通風方式，即94221巷、94222副巷調整為進風巷，94222巷調整為回風巷。具體調整措施如下：

（1）準備工作。系統調整前提前把94222巷與94222副巷聯絡巷橫川間的調節風窗逐一進行檢查，確保調節風窗完好，并核實窗口面積50mm×100mm。

（2）通風設施構筑

① 縮小94222巷與94222副巷聯絡巷處永久調風窗窗口面積，將風窗窗口面積由原來的1500mm×1500mm縮小為200mm×200mm。

② 縮小94222副巷聯絡巷處永久調風窗窗口面積，風窗窗口面積由原來的2000mm×2000mm縮小為100mm×200mm。

③94222巷與94222副巷間橫川要有2個橫川（即通風橫川和開路橫川）保持調風窗面積不小于1500mm×1500mm。

④94222巷超前支護內要設置一個增阻設施。

⑤ 當工作面推進至正對橫川時，要封閉上一個橫川，并打開通風橫川和開路橫川。

（3）局部通風機安裝

① 為保證通風的可靠性，采用“雙風機雙電源自動切換”，并實現“三專兩閉鎖”。

② 根據風量需求選擇FBCD.NO.6／2×15kW 對旋式局部通風機。

③局部通風機及開關安裝在距94222副巷正前750 m處，風機安裝時必須吊高或墊高，距離巷道底板不小于0.3m，風機上安裝風量調節裝置。

④ 正對局部通風機最近的聯絡巷橫川把調節設施改為永久雙向風門。

⑤根據94311采面推進進度適當調整風機的安裝位置。

⑥94222副巷局部通風機服務區域嚴禁安裝任何機電設備。

（4）調整后風流路線

①94221巷進風流部分進入措施巷，部分進入工作面，工作面部分風流通過通風橫川進入94222副巷及開路橫川后流入94222巷，工作面另一部分風流直接流入94222巷。

②94222副巷部分進風流通過開路橫川流入94222巷，另一部分風流由局部通風機吸入，供風至92222副巷正前后，局部通風機回風由開路橫川流至94222巷。

（5）配風要求。94311采面總風量2400m3／min，其中措施巷風量200m3／min，94311切眼風量1100m3／min（通風橫川風量350m3／min），94222副巷風量1100m3／min（橫川過風量30×18＝540m3／min，風機及其他風量560 m3／min）。

調整后的通風系統見圖2。

圖2 調整后工作面通風系統示意

3 工作面通風系統優化效果分析

工作面通風系統調整后，工作面通風系統為“兩進一回”通風方式，通過近3個月的日常檢查，94311工作面主要巷道及硐室未發現卸壓漏風問題，均壓通風機工作狀況和通風良好。通過現場測試發現，工作面實際進風量2040 m3／min，回風量平均為1920m3／min。

通風系統調整后，工作面回采過程中的上隅角瓦斯涌出情況見表2。

表2 通風系統調整后工作面上隅角瓦斯涌出情況

由表2可以看出，工作面通風系統調整為“兩進一回”通風方式后，通過9月21日～9月28日對工作面回采過程中上隅角瓦斯涌出情況的統計，在工作面進風量2040 m3／min時，工作面上隅角瓦斯濃度最大為0.38%，最小為0.05%；最大平均值為0.25%，最小平均值為0.17%，監測期間未出現工作面上隅角瓦斯超限現象。由此可以看出，通風系統調整后，在新通風系統條件下，工作面進風量、回風量均顯著增大，工作面上隅角瓦斯濃度頻繁超限的現象得到了較好的控制，通風系統調整對于工作面上隅角瓦斯問題的治理效果顯著。

4 臨近層采空區瓦斯抽采

4.1 鉆場布置

94311工作面瓦斯抽放鉆場布置在94222巷內，為保證臨近層采空區瓦斯抽放效果，且便于抽放作業接替，每隔50m布置一個鉆場，設計鉆場32個，鉆場設計規格為6 m×3m×2.2m。

4.2 鉆孔布置

3＃與9＃煤層間距約為45m，為使鉆孔能打到3＃煤層采空區，對采空區瓦斯進行充分抽采，設計高位頂板鉆孔分上下兩層，其中上層鉆孔長度85m，位于3＃煤層底板導通裂隙處；下層鉆孔長度110m，位于3＃煤層采空區內（見圖3）。鉆孔直徑均為113mm。采用聚氨酯材料進行封孔，封孔長度不得小于4m，確保鉆孔的密封性。

圖3 高位頂板鉆孔布置立體示意

4.3 抽采效果

根據現場流量表顯示，抽采量可達18m3／min，達到了頂板鉆孔抽采臨近層采空區瓦斯的效果。

5 結語

1）通過現場實際應用，工作面原有的“一進兩回”通風方式不能滿足工作面的正常生產需求，工作面進風量為1120m3／min，回風量960m3／min，上隅角瓦斯超限問題嚴重。

2）通過構筑通風設施、安裝局部通風機等方式，將工作面通風系統調整為“兩進一回”通風方式，將94221巷、94222副巷調整為進風巷，94222巷調整為回風巷。

3）工作面通風系統調整后，工作面進風量增大至2040 m3／min，回風量平均值為1920m3／min，工作面上隅角瓦斯濃度超限問題得到明顯改善，配合頂板高位鉆孔，瓦斯抽采量達到18m3／min，從根本上消除了工作面上隅角瓦斯超限問題。

〔1〕李英明，徐繼成，張 瀚，等.綜放開采偏 W 型通風系統及工作面參數優化研究〔J〕.采礦與安全工程學報，2014，31（3）：483－488.

〔2〕孟國勝，強濟江，張金山，等.易發火綜采工作面均壓通風系統優化與應用〔J〕.煤炭科學技術，2012，40（9）：42－45.

〔3〕俞啟香，王 凱，楊勝強.中國采煤工作面瓦斯涌出規律及其控制研究〔J〕.中國礦業大學學報，2000，29（1）：9－14.

〔4〕張鋒剛.U＋L＋I型通風治理綜采工作面回風隅角瓦斯〔J〕.煤，2012（4）：35，65.

〔5〕許滿貴，林海飛，潘宏宇.綜采采空區瓦斯運移規律及抽采研究〔J〕.湖南科技大學學報：自然科學版，2010，25（2）：6－9.

〔6〕馬國強，劉貞堂，趙 斌.整合礦井通風系統阻力測定及分析〔J〕.煤礦安全，2011，42（11）：26－28.