特厚煤層綜放工作面瓦斯治理技術(shù)

許 魯

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司安全監(jiān)管五人小組管理部，山西 大同 037001）

根據(jù)礦井2018 年瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果及8113 綜放工作面實(shí)際開采情況，發(fā)現(xiàn)采面瓦斯涌出量較大。由于采面開采強(qiáng)度大，在采面放煤期間特別是周期來壓時(shí)，采面瓦斯涌出量較大，其中實(shí)測(cè)的回風(fēng)巷及回風(fēng)上隅角位置瓦斯?jié)舛茸畲罂蛇_(dá)0.62%、0.93%。雖然瓦斯?jié)舛热晕催_(dá)到報(bào)警濃度，在允許范圍內(nèi)，但是接近臨界值，采面推進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量增加，存在一定的超限風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。因此，需要針對(duì)8113 綜放工作面實(shí)際開采情況，采取有效的瓦斯治理措施。

1 工程概況

8113 綜放工作面位于同忻礦北一盤區(qū)，北一盤區(qū)風(fēng)量由北一風(fēng)井主扇負(fù)擔(dān)，主扇型號(hào)為ANN2650/1250B，運(yùn)行角度為63.8°，負(fù)壓為2909 Pa。盤區(qū)總進(jìn)風(fēng)量12 056 m3/min，盤區(qū)總回風(fēng)量13 019 m3/min。

工作面走向、傾向長分別為1 845.5 m、243 m，開采的3-5#層煤厚2.31～30.22 m，平均14.18 m，回采3.9 m，放煤高度10.28 m，傾角為-6°左右，瓦斯原始賦存量5.2 m3/t，采面絕對(duì)瓦斯涌出量介于40.8～52.7 m3/min。工作面巷道采用三巷布置，即2113巷進(jìn)風(fēng)，5113巷回風(fēng)，8113巷為頂抽放。2113巷、5113 巷兩順槽沿3-5#煤層底板布置，8113 頂板抽放巷沿3-5#煤層頂板布置，其迎頭距8113 切眼5 m，與5113 巷內(nèi)錯(cuò)15 m，具體巷道位置關(guān)系如圖1。在8113 頂抽巷與采空區(qū)貫通后，在頂抽巷正巷口構(gòu)筑一道密閉并嵌入四趟Φ530 mm 的PE 管，利用抽放硐室安設(shè)的型號(hào)為2BEC-72 型瓦斯抽放泵通過四趟瓦斯抽放管路將工作面上隅角、采空區(qū)及放煤后頂部有害氣體經(jīng)頂抽巷抽出。

現(xiàn)2113 巷進(jìn)風(fēng)為2496 m3/min，5113 巷回風(fēng)為1855 m3/min，8113 頂回用一、二瓦斯抽放硐室共計(jì)4 臺(tái)抽放泵進(jìn)行瓦斯抽放，抽放量721 m3/min。

圖1 8113 工作面巷道位置關(guān)系

2 瓦斯治理技術(shù)措施

3-5#層由于煤層厚度大，采面開采時(shí)瓦斯涌出集中在放煤期間，需要針對(duì)性地采取瓦斯治理措施。

2.1 增加8113 頂抽巷瓦斯抽采量（Q抽）

依據(jù)8113 工作面通風(fēng)以及煤炭開采情況，可以通過公式（1）計(jì)算得到高抽巷瓦斯抽放量q抽：

在保持8113 工作面2496 m3/min 進(jìn)風(fēng)量情況下，要確保5113 回風(fēng)巷中瓦斯?jié)舛仍?.5%以內(nèi)，高抽巷瓦斯抽放濃度按照4.5%計(jì)算，其中，q總=52.7 m3/min，q風(fēng)排=0.5%×1855 =9.28 m3，則依據(jù)公式（1）可得q抽為43.42 m3/min。

按照q抽=4.5%Q抽，計(jì)算得Q抽=964.9 m3/min，則頂抽巷需要的瓦斯抽放量為964.9 m3/min，最終礦井將高抽巷瓦斯抽采量提升至1000 m3/min。原頂抽巷抽放量為721 m3/min，因此，需增加279 m3/min方可將采面回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛冉档椭?.5%以內(nèi)。

同忻礦通過在北一盤區(qū)增加布置一趟DN500瓦斯抽放管路，并在盤區(qū)瓦斯抽放硐室內(nèi)增開2 臺(tái)瓦斯抽放泵，從而確保高抽巷瓦斯抽采量穩(wěn)定到1000 m3/min 以上，確保采面回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛仍?.4%～0.5%。

2.2 工作面漏風(fēng)、風(fēng)帳的管理與措施

（1）綜采隊(duì)要按規(guī)定及時(shí)斷網(wǎng)退錨，保證隅角及時(shí)塌落。

（2）減少采空區(qū)漏風(fēng)，根據(jù)進(jìn)、回風(fēng)隅角塌落情況，在頭尾巷做粉煤灰墻進(jìn)行封堵，必要時(shí)配合噴灑MEA[3]。

（3）工作面回風(fēng)口處吊掛接頂接底導(dǎo)向風(fēng)帳，將工作面風(fēng)流引向上隅角后進(jìn)入回風(fēng)巷。風(fēng)帳由通風(fēng)部專職瓦斯員負(fù)責(zé)管理監(jiān)督，未經(jīng)允許，綜采隊(duì)人員不得隨意改動(dòng)、破壞風(fēng)帳。需調(diào)動(dòng)風(fēng)帳時(shí)，必須在瓦檢員監(jiān)管下進(jìn)行。遇到風(fēng)障損壞要立即停止作業(yè)，及時(shí)配合瓦檢員進(jìn)行吊掛[4]。

2.3 瓦斯檢查、檢測(cè)管理

（1）通風(fēng)部監(jiān)測(cè)監(jiān)控隊(duì)負(fù)責(zé)對(duì)井下瓦斯檢查、監(jiān)測(cè)儀器的校對(duì)與管理[5]。

（2）通風(fēng)部安排業(yè)務(wù)能力過硬的專職瓦檢員，嚴(yán)格按照規(guī)定對(duì)8113 工作面、上隅角、煤壁及老空側(cè)、機(jī)尾、回風(fēng)巷等位置進(jìn)行巡檢[6-7]。

（3）通風(fēng)部監(jiān)測(cè)隊(duì)每7 d 必須對(duì)工作面、上隅角、回風(fēng)流的甲烷傳感器以及采煤機(jī)機(jī)載斷電儀進(jìn)行一次“瓦電閉鎖”實(shí)驗(yàn)，工作面、上隅角的甲烷傳感器隨回采工作面推進(jìn)而后移，由每班專職瓦檢員負(fù)責(zé)。

（4）為防止瓦斯超限，瓦檢員有權(quán)停止現(xiàn)場(chǎng)所有人員作業(yè)，綜采隊(duì)人員必須聽從現(xiàn)場(chǎng)瓦檢員指揮共同管控工作面回風(fēng)作業(yè)點(diǎn)及上隅角瓦斯。

（5）出現(xiàn)瓦斯超限、斷電等情況，綜采隊(duì)人員必須立即停止作業(yè)，聽從工作面瓦檢員、安監(jiān)員指揮進(jìn)行撤人。

（6）通風(fēng)部加強(qiáng)頂抽巷瓦斯管理，每日觀測(cè)、記錄頂抽巷瓦斯?jié)舛?，發(fā)現(xiàn)有氣體濃度異常，及時(shí)分析處理。

2.4 改進(jìn)采煤工藝

（1）綜采一隊(duì)要嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)規(guī)程，杜絕多工序同時(shí)作業(yè)，特別是在工作面尾部作業(yè)時(shí)，隨時(shí)觀測(cè)上隅角及后溜尾氣體情況，發(fā)現(xiàn)有瓦斯超限跡象時(shí)要主動(dòng)停工，聯(lián)系當(dāng)班瓦檢員進(jìn)行處理。

（2）工作面放煤由機(jī)頭單向、順序放煤。工作面放頂煤與割煤分開進(jìn)行，做到割煤時(shí)不放煤，盡量放干凈頂煤，并清除浮煤，減少采空區(qū)遺煤的瓦斯釋放與防止自燃。

（3）綜采隊(duì)在機(jī)組行進(jìn)至尾部時(shí)，嚴(yán)格控制割煤機(jī)割煤速度（0.3～0.5 m/min）。考慮到工作面瓦斯分布分段，對(duì)機(jī)組也實(shí)現(xiàn)分段限速：1～46 架≤2.0 m/min；47～93 架 ≤1.0 m/min；93～140 架≤0.5 m/min。

（4）工作面放煤要嚴(yán)格一架一放，放煤時(shí)要做到均勻、平緩，杜絕因違規(guī)放頂煤而造成瞬間瓦斯過大而超限的事故發(fā)生。

2.5 煤層注水

煤層注水可在鉆孔施工時(shí)起到一定的釋放瓦斯的作用，同時(shí)可有效降低落煤時(shí)瓦斯的解吸速度。針對(duì)8113 工作面煤層厚度大、煤質(zhì)疏松易破碎冒落、瓦斯解吸速度快，受采動(dòng)壓力影響煤體極易片幫垮落，從而造成瓦斯超限的特點(diǎn)，在8113 工作面頭尾兩巷進(jìn)行煤層注水。注水鉆孔間距為10.0 m，注水泵型號(hào)為BZW400/16，注水壓力為3.0 MPa。為了確保注水效果，采用圖2 所示封孔工藝。

2.6 后溜尾瓦斯問題處理

（1）工作面尾部作業(yè)時(shí)，必須確保工作面風(fēng)帳吊掛到位，風(fēng)流引導(dǎo)到位。

（2）加強(qiáng)后溜尾瓦斯?jié)舛扔^測(cè)，機(jī)組割到工作面尾部時(shí)要隨時(shí)注意瓦斯?jié)舛龋怕蠲核俣龋M量減少工作面大塊煤體一次性垮落的現(xiàn)象。

（3）工作面尾部放煤時(shí)必須確保機(jī)尾端頭支架后噴霧處于常開狀態(tài)。

2.7 高冒處瓦斯治理

（1）8113 工作面專職瓦檢員在巡回檢查過程中要特別注意8113 工作面的高冒情況，發(fā)現(xiàn)高冒要第一時(shí)間測(cè)量其氣體濃度情況，并立即向通風(fēng)調(diào)度匯報(bào)。

（2）通風(fēng)部根據(jù)高冒情況及時(shí)對(duì)高冒進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，并立即采取措施進(jìn)行充填。

3 瓦斯治理效果

在8113 工作面采取加強(qiáng)通風(fēng)、改進(jìn)采煤工藝、高抽巷瓦斯抽放、煤層注水、后溜瓦斯管理、高冒處瓦斯治理等綜合措施后，采面生產(chǎn)放煤過程中回風(fēng)巷、回風(fēng)上隅角位置瓦斯?jié)舛确謩e降低至0.48%、0.71%，較采取瓦斯治理措施前瓦斯?jié)舛确謩e降低22.5%、23.7%，確保了回風(fēng)巷和回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛炔怀蕖?/p>

4 結(jié) 語

8113 綜放工作面開采的3-5#煤層厚度大（平均14.18 m），瓦斯含量高（5.2 m3/t），采放比為1:2.64，一次放煤高度為10.28 m，開采前雖然進(jìn)行本煤層瓦斯預(yù)抽，但由于煤層厚度大、一次放煤高度高，造成采面在放煤期間煤層內(nèi)瓦斯大量涌出，回風(fēng)巷以及上隅角位置瓦斯?jié)舛雀?，給采面生產(chǎn)安全帶來不利影響。根據(jù)礦井和工作面生產(chǎn)情況，采取加強(qiáng)通風(fēng)、改進(jìn)采煤工藝、高抽巷瓦斯抽放、煤層注水、后溜瓦斯管理、高冒處瓦斯治理等綜合措施進(jìn)行治理，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后采面回風(fēng)巷、上隅角瓦斯?jié)舛确謩e由0.62%、0.93%降低至0.48%、0.71%，實(shí)現(xiàn)了回風(fēng)巷和回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛炔怀?，保證了工作面安全生產(chǎn)。