高瓦斯礦井綜采工作面取消外錯尾巷的瓦斯綜合抽采技術應用研究

李榮升

（陽泉市南莊煤炭集團有限責任公司，山西陽泉 045000）

高瓦斯礦井綜采工作面取消外錯尾巷的瓦斯綜合抽采技術應用研究

李榮升

（陽泉市南莊煤炭集團有限責任公司，山西陽泉 045000）

為了解決高瓦斯礦井綜采工作面“U+L”通風模式中存在的瓦斯集聚問題，減少尾巷掘進工程量和資金投入，緩解生產銜接，在南煤集團12號煤層4610工作面進行了工作面優化布置和瓦斯抽采綜合設計，利用備用工作面的1條順槽巷道兼做相鄰綜采工作面的瓦斯抽采巷。研究表明，12號煤層回采工作面在取消瓦斯尾巷后，采用“U”型通風方式結合瓦斯分源綜合抽采可以解決工作面瓦斯問題，消除由于使用尾巷帶來的不安全因素，保證綜采工作面正常生產，為后續回采工作面通風系統選擇提供了依據。

綜采工作面；外錯尾巷；瓦斯綜合抽采

南莊煤礦屬于高瓦斯礦井，為了治理瓦斯的需要，改變傳統的“U”型通風為“U+L”型模式。這種布置方式在原回風巷的基礎上增設了一條尾行回風，工作面回風流分成了兩部分，一部分沿風巷流動，另一部分沿專排巷流動，由于專排巷與采空區聯通，滯后于工作面，有利于采空區高濃度瓦斯沿此巷道排出，減少采空區瓦斯向上隅角處涌出，緩減上隅角瓦斯超限[1-3]。長期的生產實踐表明，該通風模式依然存在一些弊端：尾巷掌頭為獨頭巷道，使用局扇供風，一旦停風會造成瓦斯積聚；尾巷內本身瓦斯濃度較高，加上偶爾局扇停風，對巡檢人員安全不利；尾巷與回風巷之間施工較多的聯絡橫貫，工程量大、成本高。隨著瓦斯抽采技術的提升，綜采工作面采取了瓦斯綜合抽放的辦法，抽放率達到80%以上[4-5]，涌出工作面巷道空間的瓦斯量得到了有效控制，取消了外錯尾巷的布置，對工作面設計改革和礦井安全建設意義重大[6]。

1 工作面概況

4610工作面是一個薄層綜采工作面，地質構造比較復雜，煤層傾向大致西北低、東南高、中部平緩。工作面煤層傾角約3°~5°，局部區域受構造影響煤層傾角增至7°左右。

該煤層屬于石炭系太原組的12號煤層，煤層結構較為穩定，基本為0.2｛0.2｝1.1，平均煤層厚度為1.3 m，頂板為泥巖、堅硬砂巖，底板為細砂巖，蓋山厚度為315m~455m。煤層原始瓦斯含量11.05 m3/min，受到上覆不可采9號煤、10號煤、11號煤的影響，鄰近層瓦斯涌出量較大。煤層本身屬于三級不易自燃煤層，煤塵無爆炸危險性。

2 工作面設計及解決瓦斯問題的方案

4610 工作面采用“一進一回”的U型通風方式布置，即正巷進風，副巷回風，走向長度946 m，傾向長度176 m，正副巷巷道斷面均為11.88 m2。工作面不再布置外錯尾巷回風，采用相鄰的4609備用工作面的正巷作為本工作面的瓦斯抽采巷，與本工作面正副巷同時設置瓦斯抽放系統，形成立體空間綜合瓦斯抽放格局解決工作面瓦斯問題，具體布置見圖1。

圖1 4610工作面通風方式布置示意圖

2.1工作面配風量

按照瓦斯抽采后工作面巷道空間瓦斯涌出測算，工作面瓦斯涌出量為5.6 m3/min，配風量1200 m3/min。抽采巷按照4609備用工作面配風量為600m3/min。工作面初采或者遇到地質構造時可根據實際情況適當增加風量。

2.2工作面瓦斯抽采方案

瓦斯抽放方法采取分源抽放的辦法。工作面正巷與副巷分別向煤層打鉆布置近水平鉆孔，進行本煤層瓦斯預抽放；工作面副巷向上覆11號煤層打鉆布置迎向鉆孔，進行近鄰近層瓦斯抽放；工作面抽采巷分別向上覆9號煤和11號煤打鉆布置高低位鉆孔，進行遠近鄰近層分源抽放。另外，采空區瓦斯抽放由抽采巷通過與副巷之間的橫貫進行留管抽放，配合副巷上隅角留管抽放采空區。

1）本煤層預抽方法。正副巷沿煤層走向垂直巷道方向分別向煤層布置平行鉆孔，間距4 m，孔徑94mm，孔深80m。施工過程中可根據實際情況調整鉆孔布置，但必須保證鉆孔間距不大于5 m，東西兩側鉆孔交叉長度不小于2m。巷道內各敷設1趟φ226mm瓦斯抽放管，與礦井主抽放系統連接進行本煤層瓦斯抽放。

2）鄰近層瓦斯抽放方法。副巷沿煤層走向布置鉆場，鉆場間距20m，每個鉆場向煤層頂部11號煤打4個鉆孔，成扇形布置，孔徑153 mm，孔深47 m~93 m。巷道內敷設一趟φ380 mm瓦斯抽放管，與礦井主抽放系統連接進行近鄰近層瓦斯抽放。

抽采巷沿煤層走向方向布置高低位鉆孔。每20 m布置1個低位鉆孔，終孔到11號煤層，孔徑153 mm，孔深63 m；每25 m布置1個高位鉆孔，終孔到9號煤層，孔徑153mm，孔深79m。每對高低位鉆孔間距5m。巷道內敷設2趟φ380mm瓦斯抽放管，1趟連接高位鉆孔，1趟連接低位鉆孔，2趟管路分別與礦井主抽放系統連接，進行近鄰近層瓦斯抽放。

3）采空區瓦斯抽放方法。在副巷與抽采巷之間施工聯絡橫貫，封閉橫貫預留瓦斯抽放管，開采過程中利用抽采巷的1趟抽放管對接橫貫預留管進行采空區瓦斯抽放；將副巷抽放鉆孔的管路留在采空區，用閥門控制逐段打開管路進行采空區瓦斯抽放。

3 結果分析

1）采用該技術方案后，12號煤綜采工作面不再布置外錯尾巷，為礦井減少了巷道和閉墻施工投入，節約了成本。4610工作面取消外錯尾巷，1條外錯尾巷加上副尾巷橫貫巷道19個，少掘進尺1 330 m節省399萬元的掘進成本；每道橫貫原來需要設置2道閉墻與20 m抽放管，取消外錯尾巷后可減少閉墻工程費用57萬元；整個采區大約可節約掘進成本1 824萬元。

2）在取消外錯尾巷的情況下，采取了瓦斯綜合抽放措施，有效控制了工作面瓦斯涌出量，回采期間回風巷瓦斯濃度0.2%~0.4%，上隅角瓦斯濃度0.2%~0.6%，能夠保證工作面正常生產，說明工作面這種布局合理、可行。

3）徹底消除了由于使用尾巷帶來的不安全因素，如局扇停風造成的瓦斯積聚、瓦斯超限、工作面停產等問題。

4）取消外錯尾巷的成功，為本礦今后的工作面設計提供了依據，同時也緩解了生產銜接問題，同時符合了新版《煤礦安全規程》取消設置尾巷規定的要求，開創了同行先例。

4 結束語

通過4610綜采工作面的研究實踐，說明采用相鄰備用工作面順槽巷道作為綜采工作面瓦斯抽采巷合理可行，今后在該礦的綜采工作面可以不再布置外錯尾巷；證明了本礦可以采用瓦斯綜合治理方法控制工作面瓦斯的涌出，能夠保證工作面正常安全生產，采用U型通風方式布置完全能夠滿足工作面設計要求。

[1]高貴祥.“U+L”型通風治理回采工作面上隅角瓦斯[J].煤礦安全,2009(12):15-17.

[2]姜小龍.保護層開采綜采面“U+L”通風瓦斯防治技術研究[D].包頭：內蒙古科技大學，2013.

[3]蔡佳文,楊勝強,焦漢林,等.“U+L”型通風系統條件下采空區三維流場實驗研究[J].煤炭工程，2016,48(8):89-92.

[4]朱金社.馬蘭礦10503綜采工作面瓦斯綜合治理[J].煤炭科學技術，2011(39):40-41.

[5]趙傳浩.實施瓦斯綜合抽放提高礦井抽放率[J].煤炭科學技術，2002,30(10):36-38.

[6]楊宏民,王啟宇.南莊煤礦回采工作面取消瓦斯尾巷可行性研究[J].中國煤炭，2014,40(6):110-112.

（編輯：樊敏）

App lication of Com prehensive Gas Drainage w ith Elim inating Outward Staggered Tail Roadways in Fully M echanized Face of High Gas M ine

LIRongsheng
(Ventilation Department,Nanzhuang Coal(Group)Ltd.,Co.,Yangquan 045000,China)

In order to solve thegas concentration in U+L ventilation of fullymechanizedmining face in high gasmine,reduce the excavation work and capital investment in tail roadways,and ease production convergence,theworking face layoutwas optimized and comprehensive gas drainagewas designed in the No.4610 working face of No.12 coal seam of South Coal Group.A gateway of the spareworking facewas also used as the gas drainage lane for the adjacent fully-mechanized working face.The results show that, after the elimination of the tail roadway on No.12 coalmining face,the comprehensive drainage technology with differentiating sourcesand U ventilation can solve thegasproblem on theworking face by eliminating the insecurity factors caused by the tail roadway,which could ensure the production of the fully mechanized coalmining faceand provide thebasis for ventilation system selection of the follow-upmining face.

fully-mechanized mining face;outward staggered tail roadways;comprehensive gas drainage

TD 26

A

1672-5050（2016）06-033-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.010

2016-10-20

李榮升（1973-），男，山西盂縣人，大學本科，工程師，從事煤礦通風安全、瓦斯防治工作。