綜放工作面瓦斯綜合抽采治理技術(shù)探究

摘 要：隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯的含量也開始增加。為了保證開采工作的順利進行，企業(yè)應針對性采用瓦斯綜合抽采技術(shù)，有效降低工作面瓦斯的濃度，提升經(jīng)濟與社會效益。本文便在此基礎(chǔ)上分析了實際的工程開采情況，針對性提出了瓦斯抽采方法，以期為此后綜放工作面瓦斯抽采工作提供更多的借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綜放工作面;瓦斯;綜合抽采;治理技術(shù)

在煤礦安全生產(chǎn)過程中，瓦斯爆炸屬于自然災害，嚴重威脅了井下工作人員的人身安全。分析發(fā)現(xiàn)，長時間的抽放可以有效降低礦井瓦斯的涌出量，避免出現(xiàn)瓦斯突出與爆炸問題。且抽采的瓦斯還可以作為清潔能源，保證了高效利用。對此，煤礦企業(yè)應在兩方面做好瓦斯涌出的治理工作，一是明確采礦工作面瓦斯的具體來源，針對性設置合理的治理技術(shù)，且還應做好瓦斯災害的預防工作，實行煤層瓦斯預抽以及鄰近層瓦斯抽采等措施，充分保證回采的安全性與穩(wěn)定性。除此之外，開采深度的增加也會導致瓦斯含量的上升，尤其是采掘工作面的瓦斯問題更為嚴重，甚至還會導致人員傷亡事故。對此，煤礦企業(yè)應綜合采用采空區(qū)埋管抽采與超前預抽等方法，以獲得預期的治理效果。

1 工程概況

某煤礦井田屬于南北走向，寬度為14.0km，東西走向?qū)挾葹?.7km，煤層傾角為5°，目前煤礦正在開采最上部煤層。礦井煤礦的年產(chǎn)量為500萬t，開采煤層大巷向上為瓦斯風化帶，瓦斯含量小于2.0m3/t，向下為瓦斯帶，煤層較深，瓦斯含量最大值達到7.5m3/t，屬于可抽采煤層。根據(jù)測定瓦斯涌出量的結(jié)果可知，礦井相對瓦斯涌出量為8.2m3/t，為高瓦斯礦井。

2 煤礦瓦斯治理措施

2.1 回采工作面瓦斯抽采

此煤礦開采煤層的平均厚度為6.83m，煤層傾角為5°，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單。工作面走向長度在3000m以上，且工作面斜長度為240m，全部采用垮落法管理頂板，采用綜采放頂煤開采方法。為了避免瓦斯涌出，此煤礦綜合采用順層鉆孔與千米鉆孔等瓦斯抽采方法，在工作面開切眼，并利用千米鉆井機在進風巷的千米鉆孔進行施工，保證每個鉆場存在3-5個千米鉆孔，長度保持在800-1000m，孔徑為94mm。工作面預抽時采用ZDY-6000L型鉆機在上下平巷中，傾向順層上下進行交叉鉆孔，深度為220m，孔徑為94mm，保證5m的孔間距離。為了保證長鉆孔的抽采效果，施工人員還應在長鉆孔底部200m范圍內(nèi)采用順層交叉鉆孔方法，保證不少于3年的預抽時間，并合理布置施工預抽鉆孔。

2.2 掘進工作面瓦斯抽采

在煤礦瓦斯綜合防治過程中，高瓦斯礦井掘進工作面瓦斯治理工作具備十分重要的作用，當?shù)V井開采深度增加時，工作面瓦斯涌出量會達到13.2m3/min，此時工作面原有的配風量無法充分稀釋瓦斯。對此，當開采深度增加時，為了減輕工作面的通豐富負擔，應提前采用瓦斯預抽措施。分析當前某煤礦的實際情況，在掘進工作面應采用母巷羽翼超前抽采措施，將上下平巷作為預抽母巷，沿著工作面向下施工，并采用順層定向鉆孔技術(shù)，保證覆蓋全部掘進工作面，降低瓦斯含量。具體施工步驟如下：施工人員在掘進工作面上方母巷的聯(lián)絡巷合理布置定向鉆場，設置主孔7個，保證150-200m的鉆場間距。之后在兩個水平面上，主孔在分出5個支孔，保持5m的支孔末端平面距離，保證鉆孔垂向距離為3m，并在巷道輪廓線內(nèi)設置預抽鉆孔。

2.3 采空區(qū)瓦斯抽采

隨著工作面的持續(xù)開采，采空區(qū)遺留瓦斯與鄰近層瓦斯會涌入工作面中，當積聚量較大時還應對其進行抽采。回采期間，采空區(qū)根據(jù)封閉狀態(tài)可以分為回采過程中采空區(qū)瓦斯抽采與采后密閉采空區(qū)瓦斯抽采等兩中類型。

一是回采過程中的采空區(qū)瓦斯抽采，針對正在進行回采的采空區(qū)，會隨著開采工作的進行逐步推進工作面。此種采空區(qū)處于半封閉狀態(tài)，通風效果較差，積聚的瓦斯會隨著回風流進入回采工作面中。當瓦斯?jié)舛容^大時，則會導致工作面回風流瓦斯或工作面上隅角瓦斯處于超限狀態(tài)，嚴重影響了正常的開采過程。針對此種情況，此煤礦采用聯(lián)絡巷埋管抽采方式，在1號與2號回風巷間設置聯(lián)絡巷，每隔50m設置1條，并預埋抽采管路。且埋設工作應在頂板冒落之前進行，通過聯(lián)絡巷將瓦斯抽采至采空區(qū)中。此煤礦處于厚煤層開采，抽采期間應抬起一定高度，以充分抽取瓦斯，并設置合理的防砸與防堵措施。

二是回采結(jié)束后采空區(qū)的瓦斯抽采，也稱為密閉采空區(qū)的瓦斯抽采，雖然密閉區(qū)域沒有連通礦井的通風系統(tǒng)，但封閉區(qū)域內(nèi)的瓦斯依然可以通過巷道或隔離煤柱的裂隙滲出，增大了礦井的通風壓力。根據(jù)采空區(qū)的形成因素，可以被分為報廢礦井、開采已久的采空區(qū)以及采完不久的采空區(qū)，其中采完不久的采空區(qū)存在較多瓦斯，會影響后續(xù)開采工作的順利進行。在此煤礦工作面開采期間，相鄰采空區(qū)涌出大量瓦斯，以致工作面回風巷瓦斯出現(xiàn)嚴重超限問題。為了保證預期的抽采效果，開采人員連接抽采系統(tǒng)與回風巷永久密閉墻上的抽采管，以充分抽采工作面的瓦斯，保證了預期效果。

3 輔助安全措施

首先應做好工作面來壓時期的瓦斯預報工作，根據(jù)頂板來壓周期確定合理的超前預控技術(shù)，在進入預測范圍時，應在生產(chǎn)變化管理過程中納入頂板周期來壓前瓦斯化管理模式，逐日實行瓦斯治理措施。同時，施工人員還應有效測定直接頂、基本頂以及頂煤垮落時最大瓦斯的涌出量，以此為依據(jù)確定回采期間的瓦斯涌出量，設置合理的配風量，且做好回采煤量的控制工作，以實際配風量限定每班的產(chǎn)煤量，保證采用最低的割煤速度。除此之外，不能同時進行放煤與割煤技術(shù)，減少丟煤問題，以有效降低上隅角瓦斯的涌出量。

其次在回采工作面前應退錨，初采工作面時應預裂兩巷頂板與工作面切眼，保障頂板隨采隨落。再次應強化回采期間瓦斯的監(jiān)測工作，分析每天工作面的瓦斯監(jiān)測曲線，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況應立即停止生產(chǎn)，并采用合理治理措施，直至瓦斯?jié)舛缺３謽藴史秶鷷r才可以恢復生產(chǎn)。除此之外，期間還應做好瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)的確定工作，逐日統(tǒng)計分析瓦斯涌出量，每三天檢查一次瓦斯治理措施的實行情況。最后，回采期間應保證支架的支護密度，減小頂板周期來壓期間快速下沉量，強化工作面與兩巷的支護效果，避免出現(xiàn)漏頂與大面積片幫問題。

4 瓦斯抽采效果分析

首先是回采工作面瓦斯抽采效果，此煤礦在開采期間，對工作面綜合采用千米鉆孔與順層鉆孔瓦斯抽采方法，檢測發(fā)現(xiàn)，各工作面瓦斯抽采濃度與預抽率均大于10%，可以有效控制瓦斯含量，滿足基本要求。其次是掘進工作面的瓦斯抽采效果，此煤礦在工作面1、2號回風巷掘進前，利用定向鉆機采用順層預抽鉆孔方法，每隔150-200m設置1個鉆場，進行抽采工作。經(jīng)過測定，掘進區(qū)域殘余瓦斯含量降低至4.5m3/t以下，且掘進期間回風流最高瓦斯?jié)舛缺３衷?.3%以下，在提升掘進速度的基礎(chǔ)上，獲得了預期的抽采效果。最后是采空區(qū)瓦斯抽采效果，在采用聯(lián)絡巷埋管抽采技術(shù)后，工作面上隅角瓦斯?jié)舛扔芍暗?.6%降低至0.3%，杜絕了瓦斯超限現(xiàn)象的發(fā)生。同時，通過檢測煤礦現(xiàn)場可知，工作面后部第2個聯(lián)絡巷布置埋管抽采口，以抽取高濃度瓦斯，解決上隅角的瓦斯超限問題，保證了高效開采。除此之外，采空區(qū)回風巷永久密閉墻利用抽采管抽采瓦斯，有效解決了瓦斯超限問題，保證了安全回采。

5 結(jié)束語

某煤礦工作面在治理瓦斯時綜合采用了順層鉆孔與千米鉆孔相結(jié)合的預抽方式，充分降低了瓦斯?jié)舛龋嵘顺椴陕剩椴尚Ч@著。通過抽采不斷降低了采掘工作面的瓦斯?jié)舛龋步档土斯ぷ髅嫔嫌缃堑耐咚節(jié)舛龋ＷC了工作面的安全回采，提升了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟與社會效益水平。

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作者簡介：

李艷麗（1975- ），女，籍貫：河北省武安市，助理工程師，畢業(yè)于重慶大學，采礦工程專業(yè)。