高瓦斯礦井綜采工作面瓦斯綜合治理技術

摘 要：伴隨高瓦斯礦井開采深度的增加及開采強度的加大，工作面瓦斯涌出量越來越大，給綜采工作面的安全生產帶來較大隱患。作者依據黃陵某礦1003綜采工作面，重點研究高瓦斯礦井綜采工作面瓦斯治理技術，為高瓦斯礦井綜采工作面的瓦斯治理提供重要的理論依據，確保了礦井的安全生產。

關鍵詞：高瓦斯礦井；瓦斯治理；1003綜采工作面

前言

黃陵某礦1003綜采工作面位于北一大巷西翼，北鄰1004工作面，南鄰1002工作面，順槽垂直于北一大巷布置。1003進風順槽長度2321m，1003回風順槽2176m，1003工作面切眼長度235m，本工作面采用后退式傾向長壁一次采全高綜合機械化采煤方法回采。根據該瓦斯等級鑒定結論，相對瓦斯涌出量17.55m3/t，絕對瓦斯涌出量287.49m3/min。礦井瓦斯涌出量的持續增長嚴重制約礦井安全生產。根據現場情況，有效采用瓦斯治理措施，改善通風系統才能杜絕瓦斯事故的出現，保證安全生產穩定發展。

1 綜采工作面瓦斯綜合治理技術

瓦斯綜合治理方案：本煤層預抽+上隅角埋管+高位裂隙抽放治理瓦斯的方法治理工作面瓦斯。

1.1 本煤層淺孔抽放技術

礦井開采深度與采掘能力的不斷增長，綜采面瓦斯涌出量持續增長，單一利用通風系統調節礦井瓦斯的含量在一定安全范圍內，其技術與經濟上都是相對不夠安全和科學。風量的增大也無法有效處理瓦斯積聚現象。其利用本煤層瓦斯預抽技術，可直接地在飛泄壓之下通過煤層透氣性進行抽采，是一個行之有效的方針。

根據煤層自然透氣性，先后在1003進風順槽在掘進期間施工了本煤層預抽鉆孔，順槽前進方向主幫每隔80m布置一個瓦斯抽放鉆場，每個鉆場內共布置9個鉆孔，以扇形進行布置：2個先抽后掘鉆孔，6個本煤層預抽鉆孔，1個底板孔；1003回風順槽在掘進前，在1003回風順槽掘進過程中在距巷口170m處主幫施工第一個鉆場，以后每隔60m施工一個鉆場，每個鉆場內布置7個鉆孔：2個先抽后掘鉆孔、4個本煤層預抽鉆孔，1個底板孔。除底板孔外，所有鉆孔沿煤層布置，使用Ф94鉆頭施工抽放孔，之后使用孔徑用Ф113mm的鉆頭擴孔以方便封孔，封孔長度不得小于8m。封孔工藝：采用速凝膨脹劑（LHFK-1型）封孔工藝，封孔管為∮75mmPVC管，長度不小于8米，連接管采用？覬75mm的鋼絲軟管。

1.2 上隅角瓦斯治理技術

所謂上隅角抽放技術，即在采面回風順槽鋪設一組瓦斯抽放管路，伴隨采面的回采，采空區不斷垮落，其抽采管路即可深入采空區，在上隅角通風水泥預制塊、編織袋壘設袋子墻進行擋風封堵，利用抽放管路在上隅角形成負壓區，使改區域瓦斯通過抽放管路抽出，利用該方法能夠有效防治上隅角瓦斯積聚，其原理如圖1所示。

1.3 高位裂隙瓦斯抽放鉆孔

高位裂隙瓦斯抽放技術是利用在工作面的回風巷或臨近順槽施工高位鉆孔連接裂隙帶，同時利用空氣比瓦斯重的原理，持續地將裂隙中瓦斯進行抽離，進而阻止瓦斯進入工作面的瓦斯治理技術。具體設計如下：

在1004進風順槽正頭距1003切眼10m處施工第一個瓦斯抽放鉆場，1#、2#鉆場間距為20米，3#、4#、……35#鉆場間距為45米，每個鉆場施工鉆孔9個，呈扇形布置，1#、2#鉆場終孔高度下調，由1#鉆場1#孔向后逐漸升高，到3#鉆場1#孔升高到正常高度（1#鉆孔參數見表1所示），累計施工鉆場35組。

（1）首個鉆場位置在1003進風順槽正頭施工第一個瓦斯抽放

鉆場，為1#鉆場，向外沿前進方向依次為2#、3#、4#.......35#鉆場。

（2）所有鉆孔設計的角度都是以巷道頂板為水平面，施工單位在施工鉆孔前應具體考慮到此段煤層的仰角（或俯角）進行鉆孔角度調整。偏角是以垂直于工作面的法線為基準。

（3）采用ZDY4000L型鉆機施工，鉆孔用74mm鉆桿，φ94鉆頭施工，孔徑94mm，排粉方式為水排。每打完一個孔必須用φ113鉆頭擴孔，擴孔長度為9m。

（4）用3寸PVC管封孔，纏繞白布帶，封孔長度不小于9m，封孔材料采用馬麗散和新型封孔材料相結合方式進行封孔，封完后及時連接到分流器。

2 工作面瓦斯治理效果分析

2.1 抽放效果

按照瓦斯治理方針，依照“密鉆孔、嚴封閉、綜合抽”的瓦斯治理技術，1003綜放工作面在回采之前，鉆孔長度45萬余米，施工鉆孔4600個，平均鉆孔數量達到0.138m/t，是中厚可抽放煤層鉆孔數量要求標準0.03～0.05m/t的2倍多。截至2016年11月底，1003綜放工作面累計抽放瓦斯量約6.70×107m3，抽放率85.99%，超過了綜采面瓦斯抽采率指標（≥60%）要求，取得了很好的抽放效果。

2.2 瓦斯涌出情況

2016年1～11月，1003綜放工作面回采期間，回風流瓦斯涌出量33.39～39.91m3/min。其中：回風巷瓦斯濃度0.27%～0.73%，小于《煤礦安全規程》規定的允許最高濃度1.0%。

2.3 生產進尺

2016年1～11月，1003綜放工作面共生產原煤123.5萬t，推進進尺856m，平均單產7356t/d，其開采率達到96%，保證了采面的正常生產。

以上結果得出，綜采面采取了綜合瓦斯治理技術后，瓦斯涌出量取得了很好控制，無瓦斯超限事故，保證了采面的高效安全生產。

3 結束語

采用本煤層采前預抽、上隅角抽放、高位裂隙抽放等瓦斯綜合抽放技術，在時間和空間上為瓦斯抽放創造更多的有利條件，可最大限度地增大瓦斯抽放量、提高瓦斯抽放效率，達到抽放瓦斯效果，是解決高產高效工作面瓦斯問題的根本措施。綜放工作面采取了綜合瓦斯治理措施后，瓦斯問題得到了有效解決，保證了在瓦斯濃度不超限的安全條件下工作面的高產高效，取得了顯著的安全生產成效。

作者簡介：武光富（1976-），男，陜西銅川人，助理工程師，本科，現就職于黃陵礦業集團公司一號煤礦通風部，從事于煤礦“一通三防”管理等工作。