綜采工作面采空區瓦斯綜合治理技術應用

周志龍

(貴州豫能有限責任公司新田煤礦，貴州 黔西 551500)

0 引言

目前很多煤礦開采深度明顯加深，再加上煤礦開采集約化程度的不斷提升，煤炭資源開采過程中，瓦斯涌出量相對明顯增多，導致各類瓦斯隱患增多。從目前煤礦井下瓦斯的涌出情況來看，多數為采空區瓦斯。因此，對綜采工作面采空區瓦斯綜合治理技術應用進行分析有著較為重要的意義。

1 工程概況

五鳳煤礦核定生產能力為90萬t/年，從綜采工作面的開采來看，6#煤層為主采煤層，煤質屬于無煙煤，煤層開采厚度平均為2.8 m，采用綜采方式進行開采，從綜采工作面來看，整體開采效果較好，但出現了較為明顯的采空區瓦斯問題，影響了采空區瓦斯整體的治理效果。

2 綜采工作面采空區瓦斯涌出規律

綜采工作面采空區主要是由上覆巖層垮落、殘煤所形成的多孔隙介質充填體。從該工作面的開采情況來看，采空區中矸石、煤整體的組成壓實程度氣流速度有著較大的差別，同時，風壓也有著較大的變化。在回采過程中，新鮮風流從進風巷進入到巷道中，部分污風通過回風巷排出，部分風流進入到采空區中帶走部分瓦斯，然后進入到工作面中。從本次工作面的開采情況來看，采空區的淺部整體較為松散，受到工作面漏風影響相對較大，導致部分瓦斯整體表現出紊流，在通風壓差的作用下，整體朝著回風的方向移動。在采空區后部(屬于壓實帶)區域內，瓦斯整體表現出層流狀態，瓦斯整體的移動速度相對不快。

3 綜采工作面采空區瓦斯綜合治理技術要點

3.1 內錯尾巷埋管抽放技術要點

該技術主要是將尾巷布置在回風巷道的內側，方向和回風巷整體平行，沿著煤層頂板對煤層巷道進行掘進，同時在回風巷和尾巷之間，布置幾條聯絡巷道，對于使用到的抽放管道，全部設置在尾巷中，對于管道終端和采空區采取直接連接的方式，從而形成獨立的通風巷道。對于進風巷道中的風流，一部分進入到工作面中(還有一部分進入到回風巷中)，然后全部排到回風巷中，還有一部分進入到采空區中將采空區中的瓦斯帶出來，然后全部進入到專用的瓦斯排放巷道中，再進入到工作面回風巷道中。從本次布置的情況來看，通常情況下，內錯巷道距離回風巷道的距離在12 m左右，在布置吸風口時，沿著工作面走向，深入到煤壁采空區中的深度超過5 m。同時，為了更好地解決上隅角的瓦斯問題，對本次布置的吸風口相對于工作面回風上隅角位置底板的高度高出5 m。內錯巷埋管瓦斯抽放布置如圖1所示。

圖1 內錯巷埋管瓦斯抽放布置示意圖

本次選擇使用這種巷道布置方式，不僅將尾巷布置到了工作面煤層的上部，同時在外錯尾巷上設置的煤柱少了1個，對于煤炭資源采出率提升明顯。對于進入到采空區中的尾巷，可以隨著工作面不斷向前推進，在采空區中并沒有形成瓦斯積聚的空間。但是從本次瓦斯抽采的效果來看，由于內錯尾巷設計采用的是錨網支護方式，巷道維護工程量相對較大，在本次工作面回采過程中，給予了重點關注。

3.2 頂板走向長鉆孔抽放技術要點

在煤層頂板上采取長鉆孔的方式進行抽放，可對采空區瓦斯實現較好的治理效果。在具體實施中，本次主要是在工作面回風巷內側煤層頂板方向對瓦斯排放孔進行打鉆，本次設計方向為迎著工作面方向推進。隨著工作面的不斷推進，在推進到鉆孔終孔位置時，將鉆孔重點設置在采空區上方裂隙帶中。因此，本次長鉆孔抽采實現了對鄰近層瓦斯、采空區瓦斯及裂隙帶瓦斯的有效抽采。本次頂板走向鉆孔整體布置(見圖2)。本次在鉆場內設置了4～5個扇形鉆孔，終孔間距為5 m，鉆孔終孔距離回風巷道的距離為3～23 m，與整個工作面頂板的距離為15 m，為了提升抽采效果，本次加大了鉆孔的直徑，直徑為9 cm。

圖2 頂板走向鉆孔整體的布置示意圖

隨著工作面的不斷推進，在到終孔位置時，技術人員開始進行瓦斯抽放，隨著煤層頂板的不斷垮落，煤層頂板上裂隙帶不斷增多，煤層、巖層中包含的瓦斯數量也在大量釋放，整體抽采效果較好。在工作面通過鉆場之后，8號鉆場全部作廢，然后7號鉆場開始發揮作用，從而在整個開采系統中形成循環接替系統。

3.3 地面鉆井抽放技術要點

本次在地面布置鉆井的方式，主要作用是對采動穩定區域中的瓦斯進行抽采。隨著工作面的不斷推進，地層結構整體受到較大的影響，通過在地面打設鉆孔的方式，可對采動區域殘余煤層、巖層中儲存的大量的瓦斯進行抽采。在回采過程中，從開切眼的位置開始，采動裂隙范圍在不斷增加，特別是在采空區的中部，整體裂隙發育最為明顯，在采空區達到了一定的位置后，采動裂隙整體表現較為穩定，同時在采空區周圍形成了采動裂隙發育區，也就是形成“O”型圈。因此，本次從地面鉆孔進行抽采時，根據“O”型理論，在距離工作面巷道25～85 m的范圍內布置鉆孔。

3.4 隔離擋墻施工技術

在工作面向前推進的過程中，通過采用隔離擋墻的方式可以取得較好的瓦斯治理效果。在施工中，部分地段出現了瓦斯濃度明顯增加的情況，經過分析發現，主要是采空區內的瓦斯所導致。因此，為了更好地降低影響，每向前推進1 m，技術人員分別在工作面回風巷道、運輸巷道中施工厚度0.5 m以上的隔離擋墻，同時為了更好地提升密封效果，在巷道的頂幫掏槽，用黃泥對擋墻縫隙進行封堵，這種方式不僅有效降低了采空區瓦斯的涌出量，對于整個采空區煤體自然的問題也起到了較好的預防效果。

4 結語

從本次采空區瓦斯綜合治理情況來看，不論是采空區瓦斯的整體難度，還是綜采工作面瓦斯的整體含量相對于先前均有了明顯的下降。全面提升采空區瓦斯的整體抽采效果，對于提升開采效果較為關鍵，但隨著開采深度的增強、開采強度的提升，采空區瓦斯濃度必然會更高，根據實際情況，采取多元化措施，可以提升采空區瓦斯的綜合治理效果。