薄煤層沿空留巷治理上隅角瓦斯技術應用

王少華

摘 要：1918工作面回采后對1918運輸巷進行留巷，留巷過程中由于工作面采空區漏風導致回風隅角瓦斯超限，不利于安全生產，為解決隅角瓦斯問題，結合現場分析，排除鄰近層瓦斯涌出影響后，確定瓦斯來源為采空區漏風引起，我礦決定采用風壓調節法、掛簾堵漏法、噴涂堵漏法三種方法相結合的方式治理采空區漏風，消除了上隅角瓦斯積聚及瓦斯超限事故，改善工作環境，消除安全隱患，實現安全生產。

關鍵詞：沿空留巷；防漏風；綜合治理；隅角瓦斯

中圖分類號：TD263 文獻標志碼：A

0 引言

沿空留巷技術取消了區段隔離煤柱，提高資源回收率，減少萬噸掘進率的同時，采空區漏風成為瓦斯管理的難題，集合礦井實際條件，在對比不同方案后，采用降低工作面兩巷風壓，同時沿采空區一側吊掛風帳和發泡材料噴涂聯合使用，效果良好，降低了瓦斯濃度，保證了安全生產。

1 工作面概況

顯德汪礦核定生產能力為180萬t/年，為低瓦斯礦井，礦井共分為4個采區，1918工作面位于九采區東翼，埋深386 m～～551 m，傾角為4.5°～22°，平均17°，煤層平均厚度為1.35 m。老頂為細砂巖，較堅硬，層理發育，直接頂為粉砂巖，泥質膠結，質軟，地壓較大。

依據1912等工作面礦壓觀測資料，本煤層直接頂為Ⅱ級2類，初次來壓步距25～30 m，周期來壓步距6 m～10 m。兩巷超前影響帶80 m～100 m。

1918工作面為1#煤層，瓦斯含量為3.41 m3/t，上方無煤層，2#煤層位于1#煤層下方20 m～30 m，受緊鄰層瓦斯涌出影響較小，無煤塵爆炸性，自燃傾向性等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。

1918運輸巷留巷支護采用靠幫單體柱強制切頂、錨壓雙層金屬網和加靠幫π型鋼阻隔冒落矸石形成隔離墻的總體支護方案。單體配金屬鉸接頂梁和十字鉸接頂梁（順巷布置）加強頂板支護，順巷打三排單體，采空幫采用1.0 m×6.0 m的金屬經緯網和π型鋼腿護幫。在靠近采空側距中心線1.75 m處巷頂補打一排Φ22L2000 mm強力錨桿，錨桿間距700 mm，使用2.6 m錨梁，固定經緯網。

2 瓦斯治理方案

2.1 工作面現狀

1918工作面通風系統為九運下山、九采行人下山、九軌石門（新鮮風）經1916運料聯巷、1918運料巷進入1918工作面后，由1918運輸巷經專用回風巷、東翼回風巷，回風由東風井排出地面，工作面回采實際配風量為700 m3/min。1918工作面及留巷通風系統如圖1所示。

1918運輸巷全巷沿空留巷，1918運輸巷沿空留巷為19110設計工作面的運輸巷，梯形斷面，規格為4.2 m×2.2 m（寬×下幫高），1918工作面回采時，1918沿空留巷段采用局部扇風機壓入式通風，局扇安裝在九采區運輸下山處，經1918運輸巷（風筒）進入1918沿空留巷段，回風由1918運輸巷經九采專用回風巷進入東翼回風巷，由東風井排放至地面。局扇配風量為280 m3/min，可滿足需要。

2.2 技術分析及治理方案

在留巷過程中，留巷回風處因受采空區漏風影響，瓦斯濃度常常處于0.9 %左右，存在安全隱患。為了降低沿空留巷瓦斯濃度，首先將1918工作面及沿空留巷阻力、工作面風量、采空區漏風量、瓦斯來源進行分析。

經實際測量，采空區漏風的影響1918留巷漏風約191 m3/min，漏風率約為27 %，約增加1.0 m3/min絕對瓦斯涌出量，占工作面瓦斯涌出量的33 %，由此可見，防治采空區向留巷漏風成為瓦斯治理的關鍵。

根據煤礦安全規程第一百五十三條，無煤柱開采沿空送巷和沿空留巷時，應當采取防止從巷道的兩幫和頂部向采空區漏風的措施要求，結合礦井實際情況，采用單一方法治理采空區漏風的方法效果較差，經過不斷實踐最終確定同時采用3種方法分別解決存在的問題。即“風壓調節+掛簾堵漏法+噴涂堵漏法”解決采空區漏風的綜合方案。即首先通過調整風量來降低兩巷壓力差，減少向采空區漏風，其次將留巷的巷幫和頂板分別采用掛簾和噴涂2種方式進行堵漏，達到減少漏風的目的。

3 方案實施

3.1 風壓調節

風壓調節法是通過調整井下通風設施及通風設備改變巷道內空氣流量，從而達到改變壓力的目的，通風系統調整是防止采空區漏風的一種重要手段。

運用皮托管結合傾斜壓差計、干濕溫度計、測量兩巷的靜壓、速壓、空氣密度，實際計算出兩巷阻力，通過計算1918兩巷壓差約為280.3 Pa。

為了探索風壓和采空區漏風范圍的規律，在風壓測量風壓的同時，對漏風范圍進行測定，采用示蹤氣體（SF6）檢測采空區漏風區域，在1918運料巷隅角釋放示蹤氣體，同時在1918留巷內使用報警儀監測該氣體，將檢測出氣體成分距離巷道口最遠的位置確定為最大影響范圍，經測量，最大漏風影響范圍約為支架后方48 m區域。

在測定采空區漏風影響范圍后，滿足工作面風量需求的情況下調整工作面風量，通過降低工作面風量從而減少工作面與留巷的壓力差，達到減少漏風的目的，顧將1918工作面風量降低至540 m3/min左右，沿空留巷風量增加至240 m3/min以上。

3.2 掛簾堵漏

沿采空區一幫滯后工作面100 m開始吊掛風簾，采用具有不透氣、抗靜電、不延燃的風筒材料制作風簾，根據巷道將風簾制作成長寬為10 m×2.6 m。吊掛時木板壓緊風簾固定在留巷頂板，使其自然下垂至底板巷，風簾與巷道底板搭接0.3 m以上，在用鋼帶壓實，風簾順風流方向依次搭接吊掛，接縫寬度不小于0.1 m，接縫處用黏結劑，吊掛前清理四周巷壁的突出物、矸石及鐵絲、鋼帶等。風簾形成后，每天檢修班進行維護，風簾與巷幫接觸不實、風簾有破損時及時修補，確保風簾起到防護作用。

3.3 噴涂堵漏

由于受采動影響，留巷頂板破碎，采空區瓦斯除沿巷幫一側涌出外，部分瓦斯在風壓的作用下由巷道頂板的裂隙向巷道涌出，而采用吊掛風簾的方法對頂板裂隙瓦斯涌出很難控制，為了減少頂板裂隙瓦斯涌出，結合礦井實際條件，采取發泡材料噴涂的方法進行堵漏，我礦選用聚氨酯材料對巷道頂板及裂隙進行噴涂。

選用的聚氨酯材料發泡率在30倍～50倍，發泡時間為2 min～5 min，與矸石黏結能力強，其發泡可鉆入墻體縫隙，密封性能好，且具有一定的彈性變形能力，同時對巷道頂板有一定的黏結作用。配備設備僅有專用噴射槍，操作簡單，混合的物料在噴槍口形成細霧狀液滴，均勻地噴射到頂板縫隙，噴射平均厚度為10 m～15 mm，充填頂板裂隙后，在巷道頂板形成一層200 mm左右的保護層。由于采動影響巷道壓力逐漸顯現，然后逐步達到穩定，根據現場測試，噴涂在巷道不穩定頂板后，由于巷道再次來壓噴涂層會再次發生破裂，很難形成防整體護層，效果不佳，根據現場觀測巷道變形情況，工作面推進15 m，待頂板較穩定后進行噴涂效果最好。

4 治理效果

1918留巷采用3種方法降低采空區向留巷空間漏風，通過采取綜合防漏風措施后，經連續1個月的連續觀察，通過對比治理前后瓦斯對比表1，綜合治理后工作面絕對瓦斯涌出量為3.08 m3/min，瓦斯濃度為0.55 %；留巷迎頭瓦斯濃度為0.02 %，隅角處風量為347 m3/min，沿空留巷瓦斯濃度為0.48 %，留巷涌出瓦斯減少了約1.52 m3/min，1918留巷回風流瓦斯由0.86 %下降至0.48 %，見回風隅角瓦斯濃度變化趨勢對比圖2。

漏風范圍由之前的48 m降低至33 m，工作面兩巷的壓力差下降了111.5 Pa。工作面及留巷風量及瓦斯濃度均滿足要求，應用效果明顯，如圖2所示。

5 結語

綜合治理防治采空區瓦斯向沿空留巷涌出，通過1918工作面近1個月實踐應用，解決了回風隅角瓦斯問題，改善了工作環境，在不增加生產設備的情況下，有效地降低了采空區的瓦斯涌出，杜絕了生產過程中的瓦斯事故，取得了較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]李志鋒.無煤柱開采沿空留巷防止漏風地點安全技術措施[J].采礦安全，2007（5）：48.