向斜構造區工作面瓦斯治理技術應用

柳志宏

（山西焦煤霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山店坪煤礦，山西 呂梁 033102）

瓦斯治理是煤礦安全生產中重要一項內容，對于高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井或瓦斯富集區工作面在開采前必須進行合理有效的瓦斯治理，從而降低采掘期間瓦斯涌出量，避免瓦斯事故發生；目前國內外對于構造區域區采掘工作面主要采用煤層瓦斯抽采、上隅角瓦斯埋管抽采以及采空區瓦斯抽采等局部瓦斯抽采技術進行瓦斯治理，但是在實際瓦斯治理過程中由于瓦斯治理重視力度不夠、瓦斯治理技術不到位以及監控力度不足等原因，導致工作面瓦斯治理效果差，特別對于瓦斯富集區瓦斯涌出量大、涌出速度快，瓦斯治理難度更大；本文根據已采的向斜軸部109工作面以及正在開采的211工作面的現場情況作為研究背景，對向斜構造富集區209工作面提出了合理有效的瓦斯治理技術。

1 工程概況

店坪煤礦2016年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量4.23m3/min，相對瓦斯涌出量0.85m3/t，為低瓦斯礦井。2017年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量2.45m3/min，相對瓦斯涌出量0.76m3/t，為低瓦斯礦井。2018年瓦斯鑒定結果為絕對瓦斯涌出量3.45m3/min，相對瓦斯涌出量0.77m3/t，為低瓦斯礦井。

209工作面位于830水平二采區西翼，該面西至井田邊界，東與830系統大巷相通，南與207工作面相鄰(已形成系統)，北為211工作面采空區；209工作面上部5#煤層未進行開采，工作面為實體煤。9#煤層上距5#煤層55～64m。9#煤底板為砂質泥巖，密度較小；9#煤層下部有一層煤線，平均厚度50～60cm，層間距6～7m。

209工作面回采期間進入向斜軸部區域時瓦斯較高，回采期間上隅角最高瓦斯濃度為0.8%，工作面瓦斯最高濃度為0.38%，回風流瓦斯最高濃度為0.42%，根據已采向斜軸部區域工作面結合采掘工程平面圖煤層底板等高線分析，209工作面向斜軸部區域相對較寬，預測上隅角瓦斯高濃度持續時間比較長，這樣在回采過程中不得以減小循環進度，甚至于停產去處理上隅角瓦斯的問題。這將直接影響工作面的單產水平，影響礦井的產量。

2 209工作面瓦斯綜合治理技術

2.1 提高瓦斯治理力度

正確認識到瓦斯氣體的危害，思想上高度重視工作面瓦斯異常期間的安全管理，各科室、隊組落實好崗位職責，特別是通風科、通風隊、綜采隊將各項措施落實到位，安全科加大監管力度；嚴格執行瓦斯超限停產原則。

（1）當工作面、工作溜子機尾處、回風流瓦斯濃度超過報警值時，礦調度室立即指揮綜采工作面停止工作，切斷電源，并匯報相關領導。通風科、隊接到匯報立即組織處理，當瓦斯濃度在報警值范圍內方可恢復生產。

（2）工作面配備專職瓦檢員。巡回檢查進風流、下隅角、工作面、工作溜子機尾處、回風流等其他地點后，其余時間留守在工作溜子機尾處，對有毒有害氣體等進行檢查；同時合理配備工作面風量，進一步稀釋工作面瓦斯濃度。

（3）加強切頂卸壓沿空留巷頂板及采空區垮落管理，確保頂板支護到位、采空區垮落正常，從而保證工作面正常通風。

（4）做好工作面防塵管理。割煤時機組噴霧和下風側架間噴霧正常開啟；前移封口柱時必須先對隅角區域灑水沖洗；機組過后及時對機尾30m范圍內灑水滅塵；每班下班前專人對工作面和端頭灑水沖洗，每2d對正副兩巷灑水沖洗一次。

（5）確保安全監測監控系統正常運行。各類傳感器按標準吊掛；定期檢查監控電纜和傳感器的完好；確保監控系統斷電可靠、有效，當瓦斯濃度達到斷電濃度及時切斷工作面及回風流全部非本質安全型電氣設備電源。

2.2 加強煤層瓦斯抽采

為了有效控制工作面回采期間煤層瓦斯涌出量，決定對209工作面回采煤層布置交錯長鉆孔進行瓦斯抽采。

（1）采用專用鉆機配套直徑為65mm鉆桿以及直徑為75mm鉆頭進行煤體鉆孔施工，鉆孔布置在2091巷以及2092巷兩側煤壁上，兩側鉆孔交錯布置，如圖1所示。

圖1 209工作面煤層交錯式瓦斯抽采鉆孔布置示意圖

（2）瓦斯抽采鉆孔深度為100m，直徑為75mm，鉆孔布置間距為20m，鉆孔垂直煤體布置，鉆孔開口位置距底板距離為1.5m。

（3）瓦斯抽采鉆孔超前工作面20m布置，瓦斯鉆孔施工完后對鉆孔內安裝瓦斯抽采支管，并對鉆孔空口處采用聚氨酯、封孔器進行封堵，封孔長度不低于5.0m。

（4）將瓦斯抽采支管分別與巷道內瓦斯抽采主管路連接進行瓦斯抽采，每個鉆孔瓦斯抽采時間不低于7d，瓦斯抽采期間應隨時對鉆孔瓦斯濃度、抽采量以及衰減情況進行監測記錄。

2.3 優化工作面通風系統

店坪煤礦多數工作面主要采用U型通風系統，該通風具有系統結構簡單、巷道掘進工程量小以及通風設施布置數量少等優點，但是U系統通風系統風阻大、漏風量大不利于工作面上隅角瓦斯治理，所以對209工作面通風系統進行合理優化采用“Y”型通風系統。

（1）由于209工作面采用無煤柱回采工藝，209工作面與207工作面共用一條巷道（2092巷為沿空留巷），所以將209工作面U型通風系統優化為Y型通風系統，即2091巷、2092巷為進風巷，工作面回風流沿沿空巷進入207工作面（已準備未回采），然后沿2072巷流入總回風巷內，如圖2所示。

圖2 209工作面Y型通風系統平面布置示意圖

（2）工作面回采時及時對沿空巷采空區側進行封堵，防止風流進入采空區或者采空區內有害氣體進入回風流中，可對采空區側安裝擋矸裝置并對擋矸裝置安裝金屬網風筒布。

3 工作面瓦斯治理效果

截止2021年8月27日209工作面已回采到位，通過對209工作面采取綜合瓦斯治理后，工作面在后期回采過程中瓦斯濃度得到有效控制，通過現場觀察發現，取得了顯著應用成效：

（1）通過對209工作面煤層布置瓦斯抽采鉆孔進行本煤層瓦斯抽采后，在后期回采過程中落煤點瓦斯涌出量控制在0.32%以下，通過實測通過對鉆孔施工結束以及釋放兩個月后鉆孔內瓦斯濃度由90%降低至30%。

（2）對工作面通風系統進行優化后，解決了傳統U系統通風系統上隅角瓦斯治理難度大、瓦斯積聚嚴重等技術難題，降低了工作面通風風阻，減少了采空區內漏風量，上隅角瓦斯濃度控制在0.24%以下，回風流中瓦斯濃度控制在0.38%以下，如表1所示。

表1 采取瓦斯治理措施前后工作面瓦斯濃度對照表

4 結束語

店坪煤礦通過對向斜構造區209工作面采取綜合瓦斯治理技術后，從根源上減少瓦斯的涌出，杜絕了209工作面在回采過程中出現瓦斯超限現象，最終確保了安全生產，為了類似地質條件工作面瓦斯治理提供了有力實踐依據，取得了顯著應用成效。