非常規回采工作面瓦斯治理方案優化

王 磊

(山西焦煤集團 大平煤業有限公司，山西 長治 046200)

瓦斯是煤礦安全生產面臨的五大自然災害之一，“瓦斯不治，礦無寧日”，更是充分說明了瓦斯災害對于一座礦井的危害之大。隨著礦井采掘深度的不斷延伸，煤層瓦斯含量、瓦斯壓力不斷增大，治理瓦斯的難度也逐漸增加，而合理的通風系統、有效的瓦斯抽采方法是防治礦井瓦斯災害的最主要手段[1]。鑒于此，為了有效防治大平煤業北部一個非常規回采工作面的瓦斯災害，提出對該工作面進行通風系統的調整和瓦斯抽采設計，實際應用效果較好。

1 工作面基本概況

山西大平煤業有限公司2012年被鑒定為高瓦斯礦井，2020年瓦斯涌出量測定報告顯示，礦井絕對瓦斯涌出量為33.09 m3/min。井下布置有1個非常規3112回采工作面，巷道最低底板標高為+390 m(原探巷三開口處)，切眼附近底板標高為+690 m，標高差距達到300 m。原探巷三巷道煤層瓦斯含量為13.5 m3/t，切眼附近煤層瓦斯含量為3.4 m3/t。工作面采用綜采放頂煤采煤工藝，單“U”型通風。以上種種因素疊加到一起，給工作面上隅角瓦斯治理工作帶來了極大的困難。

3112工作面原通風系統設計見圖1，風流經原探巷三進入工作面，經原探巷二回到采區回風大巷。

圖1 3112工作面原設計通風系統

正常情況下，此種通風方式屬于上向通風，有利于風流吹散巷道中的瓦斯，是可行的通風方式，但是該工作面屬于非常規工作面，高差300 m，原探巷三巷道瓦斯含量達到13.5 m3/t，而工作面切眼及原探巷二巷道的瓦斯含量僅為3.4 m3/t。原探巷三巷道掘進期間風排瓦斯涌出量最高達到8 m3/min，為了治理掘進期間工作面瓦斯，安設兩趟D1 m的風筒，兩臺功率55 kW風機同時供風，工作面配風量達到1 600 m3/min，另外還敷設1趟D325 mm的瓦斯抽采管路，在巷道迎頭及兩側煤壁施工瓦斯抽采鉆孔抽采瓦斯，但是原探巷二巷道掘進期間風排瓦斯涌出量在1～2 m3/min之間，只敷設1趟直徑0.6 m風筒，1臺功率30 kW風機供風，工作面配風量為520 m3/min。

工作面貫通形成后，配風量1 700 m3/min，風流經過原探巷三到達工作面時瓦斯濃度已經達到0.4%，風流到達回風側測風站時瓦斯濃度已經達到0.5%，此時工作面還沒有進行回采作業。工作面一旦開始回采，破碎的煤體以及采空區少量遺煤涌出的瓦斯必將導致風流中的瓦斯濃度進一步升高，工作面上隅角、回風巷發生瓦斯積聚的風險很大，這給工作面正常回采埋下了重大安全隱患[2]。

2 通風系統調整方案

根據中煤科工集團沈陽研究院有限公司編制的《大平煤業3號煤層瓦斯地質圖編制說明書》，結合礦井實際瓦斯地質賦存規律，煤層埋深每增大100 m，煤層瓦斯含量增大約3 m3/t。由于該工作面進風巷道埋深大，瓦斯含量較大，導致大量煤壁瓦斯涌出進入風流中，使工作面進風流中的瓦斯濃度快速增加。為了有效解決3112非常規工作面回采期間上隅角瓦斯容易積聚的問題，結合井下現場實際情況，提出對該工作面通風系統進行調整[3]，調整后的通風系統見圖2。

圖2 3112工作面調整后通風系統

將3112工作面通風系統風流反向，這樣新鮮風流首先經過原探巷二巷道進入到工作面切眼。由于原探巷二巷道煤層原始瓦斯含量低，巷道煤壁瓦斯涌出量小，進風風流中瓦斯濃度增加較少，到達工作面切眼風流中的瓦斯濃度較低。這樣一來，由于進風風流中瓦斯濃度本身很低，風流經過工作面以及少部分進入采空區從上隅角流出時，瓦斯濃度就相對較低，工作面上隅角瓦斯發生積聚的風險就會小很多。

3 瓦斯抽采方案

為了有效降低工作面回風流瓦斯濃度，防治回風巷瓦斯積聚，確保工作面安全生產，在原探巷三巷道內設計施工瓦斯抽采鉆孔抽采煤體瓦斯，降低煤體瓦斯含量，減少煤壁瓦斯向巷道內涌出，進而降低工作面回風流瓦斯濃度，確保工作面回采安全。具體抽采鉆孔施工設計為：巷道左側鉆孔深度50 m，孔間距2 m，孔徑113 mm；巷道右側鉆孔深度100 m，孔間距2 m，孔徑113 mm，見圖3。

圖3 3112工作面抽采鉆孔施工平面

4 實踐效果

對3112非常規工作面進行通風系統調整之后，配風量1 700 m3/min不變，風流到達工作面切眼時的瓦斯濃度由原來的0.4%降到0.05%，通過采取抽采瓦斯措施處理后回風流瓦斯濃度由原來的0.5%降到0.2%。目前該工作面已經安全回采200 m，回采期間工作面上隅角瓦斯濃度最高為0.4%，回風瓦斯濃度最高為0.25%，大大降低了工作面上隅角、回風巷道內瓦斯積聚的風險，為工作面安全回采奠定了堅實的基礎。

5 結 語

礦井單“U”型通風系統回采工作面上隅角、回風巷瓦斯治理一直是個難題，針對該礦非常規工作面瓦斯地質實際賦存情況，通過對工作面通風系統進行調整，采取瓦斯抽采措施，徹底解決了上隅角、回風巷瓦斯積聚的問題，為同類型瓦斯地質條件下的回采工作面瓦斯治理提供了參考。