呂家坨煤礦6574工作面上隅角瓦斯防治對策

文/武世龍

瓦斯事故屬于煤礦五大災害之首，時刻威脅著煤礦安全生產，瓦斯防治是煤礦安全工作中最重要的一環。開灤集團呂家坨煤礦是高瓦斯礦井，隨著開采深度的增加，煤層瓦斯含量越來越大，6574工作面絕對瓦斯涌出量為5.1m3/min，致使綜采工作面上隅角瓦斯濃度時常超限。為及時有效治理好上隅角高濃度瓦斯，呂家坨礦通過對6574綜采工作面瓦斯異常涌出問題進行研究，采取綜合治理的方法，取得了良好效果，保障了礦井安全生產。

一、礦井概況

呂家坨礦井設計生產能力為180Mt/a，為立井多水平分區式開采，最深開拓深度為-950m，主要生產水平為-800水平、-950水平、-600水平。礦井通風方式為單翼對角式通風，對角風井位于井田西翼，通風方法為抽出式。角風井安裝兩臺同等能力的GAF-33.5-20-1大型臥式可調軸流式通風機，一臺工作、一臺備用，單臺裝機容量為2500kW，負責礦井總供風。礦井綜采工作面采用全風壓通風，綜掘工作面采用局部通風機壓入式通風。2019年，礦井瓦斯等級鑒定結果為高瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量為13.51m3/min。

在礦井總瓦斯涌出量中，回采工作面瓦斯涌出量占全礦瓦斯涌出量的70.3%、掘進工作面的瓦斯涌出量占全礦井瓦斯涌出量的13.7%，開拓工作面的瓦斯涌出量占全礦井瓦斯涌出量的1.0%，其他地點的瓦斯涌出量占礦井瓦斯涌出量的13%。通過以上數據分析來看，礦井瓦斯的主要來源為回采工作面。據每年瓦斯事故統計來看，絕大多數瓦斯事故發生在采煤工作面。因此，采煤工作面的瓦斯治理是煤礦瓦斯治理的主要環節。

二、工作面上隅角瓦斯來源分析

采煤工作面上隅角瓦斯來源主要有以下幾方面原因，其中采空區漏風是造成采煤工作面上隅角瓦斯積聚的主要原因。

一是來自相鄰采空區瓦斯。由于礦井采用全部垮落法頂板管理，相鄰已經封閉的采空區與正在回采的工作面采空區實際上相連通，當已經封閉的采空區壓力高于本工作面的采空區壓力時，由于壓力差，已封閉采空區的瓦斯就會流向本工作面采空區，涌入上隅角。

二是來自采空區遺留下的煤柱以及采空區殘留煤體的涌出。

三是綜采工作面采煤機割煤時從散落的煤體里涌出的瓦斯。

四是在采煤過程中受到采動影響的臨近煤層涌出的瓦斯。

這幾部分瓦斯涌入工作面采空區后，正常情況下會不斷地涌向工作面上隅角。尤其是在工作面初次來壓和周期來壓期間，采空區頂板大面積垮落，使采空區瓦斯大量涌出，致使上隅角瓦斯短時間內急劇增加。

三、6574工作面上隅角瓦斯積聚的預防和治理

呂家坨礦6574采煤工作面采用傾斜長壁采煤法，由于采煤工作面空間大，頂板裂隙較多，煤體瓦斯含量高，導致采煤工作面瓦斯涌出量大。6574采煤工作面絕對瓦斯涌出量達5.1m3/min，為典型的高瓦斯礦井。為保證礦井的正常安全生產，呂家坨礦采用以下方法來治理6574工作面上隅角瓦斯。

1.加強瓦斯檢查和監控，做到預防為主

在6574工作面及上隅角安裝甲烷傳感器，并將瓦斯監測監控裝置的報警值、斷電值適當調小一點，以利于及時發現問題和進行超前防范。每班瓦斯檢測工除了檢查上隅角瓦斯外，還必須校驗工作面及上隅角回風甲烷傳感器，確保瓦斯傳感器不出現漏洞及偏差。監測科每周至少對6574工作面監測系統巡查一次，保證監測設施完好。

2.減少工作面上隅角瓦斯積存空間

采取以下兩種方法消除6574工作面瓦斯積存空間：一是必須用不燃性材料來及時充填上隅角空間。二是對于回柱后采空區仍大面積懸頂、頂板不能及時垮落的，應該采取特殊措施強制放頂，在檢修班檢修時處理好上隅角，使之在下一班開機割煤前達到規定要求。

3.采用“氣囊充填”封堵采空區

上隅角封堵技術是一項上隅角瓦斯治理的輔助措施。傳統的封堵采空區都是用袋裝煤，這種處理方式不僅員工勞動強度大，煤炭損失多，更主要的是當遇見上隅角冒高時封堵困難、危險系數大。

“氣囊充填”封堵技術，即利用井下的壓風管路向阻燃的氣囊充氣使之膨脹來實現對采空區的封堵。“氣囊充填”技術不僅能有效封堵采空區防止瓦斯涌出，還可提高上隅角埋管瓦斯抽采的效率，減少采空區的漏風問題。經技術考察，發現“氣囊充填”封堵采空區技術可使上隅角瓦斯一般控制在1.5%以下，可以有效保證上隅角瓦斯不超限。所以，6574工作面研發采用“氣囊充填”封閉采空區技術，操作簡單，安全性高，能有效解決上隅角瓦斯積聚。

4.減少采空區遺煤

提高工作面回采率，減少采空區遺煤能減少采空區瓦斯涌出。6574工作面在采煤過程中，根據煤層厚度嚴格控制采高，盡量割凈頂煤，及時清理溜槽外的散煤，清理支架內的浮煤，以提高工作面回采率，減少采空區遺煤。

5.加大工作面風量

隨著采煤速度加快，需要相應地增加工作面的風量。為此，要合理增加6574工作面風量，確保6574工作面配風達到18m3／s以上，以保證回采工作面的設計風速能夠沖散和排出瓦斯。

6.設置導風簾

在工作面上隅角處設置導風簾，利用導風簾引導風流來吹散上隅角瓦斯。實踐證明，當工作面上隅角瓦斯濃度小于3.0%時，利用導風簾可以很快將瓦斯濃度控制在1%以下。但是，上隅角導風簾會影響行人通行和運料以及其他工序。此外，如果導風簾設置不合理還會阻礙工作面風流，增加礦井通風阻力。因此，這種方法只適用于處理工作面上隅角瓦斯濃度不大的情形，一般為輔助措施。

7.工作面采用淺孔注水

6574工作面通過施工注水孔，增大煤體透氣性，減小煤體瓦斯壓力，使吸附狀態的瓦斯變為游離狀態，同時通過注水孔向煤層注水，大量游離狀態的瓦斯被高壓水擠出，提前釋放，減少了采煤時瓦斯涌出量。具體方法是：在工作面煤壁側每隔1.5m垂直向煤壁打6m深注水孔，每個孔分別注水30min。每天指派專門人員負責工作面打眼注水工作。

8.配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式

工作面高位抽放就是采用高位鉆孔通過頂板裂隙帶抽采瓦斯，即在回風巷向煤層頂板施工鉆孔，主要利用采動應力場中采空區冒落形成的裂隙空間作為瓦斯流動通道，這樣可以抽出大量瓦斯，降低上隅角瓦斯濃度，從根本上解決上隅角和回風流瓦斯超限問題。上隅角埋管抽放瓦斯就是利用工作面瓦斯抽放管路，將管路末端加閘閥后，延長到上隅角采空區內，并將埋管部分打成篩眼來提高抽采效果，并將切頂線以內充填完好，減少向采空區漏風，提高抽采效果。配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式，有效減少6574工作面采空區以及上隅角瓦斯的涌出。

四、結論

采煤工作面上隅角瓦斯積存量大，不僅嚴重威脅著礦山職工的生命安全，還對煤礦正常生產造成嚴重影響。呂家坨煤礦通過采取加強瓦斯檢查和監控、減少工作面上隅角瓦斯積存空間、采用“氣囊充填”封堵采空區、減少采空區遺煤、加大工作面風量等綜合措施，實現了對6574工作面瓦斯的有效治理，確保了礦井安全生產，促進了安全高效礦井建設。

同時，通過呂家坨煤礦6574工作面上隅角瓦斯的科學治理實踐，可以總結出如下重要體會：煤礦做好瓦斯治理工作，首先要加強對職工關于瓦斯知識的培訓，使一線職工了解瓦斯治理相關技術。其次，煤礦瓦斯治理必須加大技術投入，以科學有效的方法進行綜合治理，如瓦斯涌出量大的工作面，要采用瓦斯抽采這種主動的技術措施，并綜合應用抽采與檢測、通風等其他有效技術措施，這樣才能確保礦井安全生產，才能為礦山職工的生命安全保駕護航。