綜采工作面瓦斯治理技術應用

孟占波

（晉能控股煤業集團地煤大同有限公司，山西 大同 037000）

1 2618工作面概述

晉能控股煤業集團地煤大同有限公司青磁窯礦2618 工作面位于二水平406 采區，東部為實體煤，靠近井田東部煤層露頭線；南部為實體煤及402 盤區大巷；西部為已設計的2618 順槽；北部為406 盤區大巷。

2618 工作面設計走向長度為1 700 m，傾向長度為185 m，工作面回采煤層為侏羅紀中統大同組中部的11 號煤層，煤層平均厚度為3.2 m，平均傾角為3°，煤層頂底板巖性如表1 所示。

表1 2618 工作面11 號煤層頂底板巖性匯總表

2618 工作面采用綜合機械化回采工藝，截至目前工作面已回采460 m。工作面在前期回采中由于受回采工藝、地質條件以及瓦斯管理水平等影響，導致工作面前期回采過程中落煤點、上隅角以及回風流中出現瓦斯超限現象，制約著工作面安全高效回采。

2 工作面瓦斯綜合治理技術

為了保證工作面后期回采安全，降低工作面瓦斯濃度，決定對工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位鉆孔抽采”等綜合瓦斯治理技術。

2.1 泵站瓦斯抽采

2618 工作面采用移動式泵站進行工作面瓦斯抽采，在泵站內部安裝相應配套的安全裝置，通過井下安裝的軌道可實現自由移動。在安裝過程中只需在瓦斯抽采硐室內安裝軌道，將泵站移動至硐室內，然后采用道木將泵站墊起，并采用地錨進行固定即可[1-3]。

根據井下406 采區開采現狀，決定在盤區輔運巷與盤區回風巷之間的聯絡巷內安裝移動泵站，安裝前將硐室內底板進行硬化，同時在聯絡巷內安裝調節風門，形成穩定通風系統。

2.2 上隅角埋管

為了防止工作面上隅角瓦斯積聚現象，決定通過采用在上隅角埋管的方式來進行瓦斯抽采[4]，具體實施方案如下：

1）首先在回風順槽內鋪設瓦斯抽采主管路，采用無縫鋼管作為抽采管，每節鋼管長度為6.0 m，直徑為400 mm，相鄰兩節鋼管間采用法蘭盤連接；無縫鋼管安裝至距上隅角20 m 處后停止安裝。

2）在主管路端頭安裝2 根蛇形抽采軟管，每根抽采軟管長度為5.0 m，第一次安裝時，兩根抽采軟管分別延伸至采空區內10 m、5.0 m 處，在抽采主管與蛇形軟管之間安裝閥門，如圖1 所示。

圖1 2618 工作面上隅角埋管示意圖（mm）

3）抽采管路安裝好后，對采空區進行瓦斯抽采，當工作面向前推進5.0 m 時，第一根瓦斯抽采管路起到主要作用；當回采10 m 后，第二根管路起到作用，兩根蛇形管交替進行瓦斯抽采；當工作面往前回采10 m 后及時將采空區深部管路甩開，并及時接入新的瓦斯抽采軟管。

2.3 高位鉆孔瓦斯抽采

通過現場試驗發現，工作面頂板在回采過程中出現裂隙帶，裂隙帶高度一般為采高的5～8 倍，2618 工作面采高為3.5 m，可計算出裂隙帶高度為17.5～28 m；而裂隙帶是瓦斯富集區，所以決定在工作面回采過程中布置高位鉆孔來進行瓦斯抽采[5]。

1）首先在工作面回風順槽側煤壁布置高位瓦斯抽采鉆場，鉆場長度為4.0 m，深度為3.0 m，鉆場高度為3.5 m，鉆場內采用錨桿（索）、鋼帶、金屬網進行聯合支護。

2）鉆場布置間距為200 m，鉆場布置完成后，在鉆場內布置1 排高位鉆孔，每排布置4 個鉆孔，且鉆孔間距為1.2 m，鉆孔開孔位置距頂板間距為1.5 m，鉆孔深度為100 m，鉆孔直徑為75 mm，鉆孔仰角為20°。最后將鉆孔終孔位置布置于頂板往上30 m 處，如圖2 所示。

圖2 2618 工作面高位鉆孔布置示意圖（未標單位為mm）

3）高位瓦斯抽采鉆孔布置完后，在鉆孔內安裝瓦斯抽采花管，并對孔口處進行封孔處理，將抽采花管與回風順槽內主抽采管路連接，并進行瓦斯抽采，當工作面回采至距鉆場5.0 m 處時，鉆場停止瓦斯抽采，進而進行下一個鉆場瓦斯抽采。

3 實際應用效果分析

截至2020 年12 月，2618 工作面已回采結束，工作面在后期回采過程中采取了綜合瓦斯治理技術后，通過現場實際應用效果來看，工作面在后期回采過程中落煤點瓦斯濃度（體積分數，全文同）控制在0.7%以下，上隅角處瓦斯濃度控制在0.4%以下，回風流中瓦斯濃度控制在1.2%以下，未出現1 起因工作面、上隅角或回風流中瓦斯超限造成工作面斷電現象，有效保證了工作面安全高效回采。

4 結論

青磁窯礦2618 工作面在后期回采過程中，通過對工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位鉆孔抽采”聯合瓦斯治理技術后，取得了顯著應用成效：

1）采用移動泵站進行工作面煤層瓦斯抽采時，瓦斯抽采靈活性大，受工作面回采影響小，隨時可對工作面進行瓦斯抽采，抽采效果好，實用性強。

2）采用上隅角埋管后，可及時對上隅角及采空區內有害氣體進行抽采，杜絕上隅角瓦斯超限以及因采空區有害氣體向工作面涌出現象。

3）通過布置高位鉆孔對工作面裂隙帶瓦斯進行預抽后，解決了裂隙帶瓦斯向采空區以及工作面涌出現象，控制了采空區瓦斯超限現象。