突出 矿井采煤工作面瓦斯治理措施分析

突出 矿井采煤工作面瓦斯治理措施分析

彭兴乐

河南省孟津县横水镇孟津煤矿 河南洛阳 471000

【摘要】为解决采煤工作面瓦斯浓度超限问题，作业人员及时对通风设施进行系统优化，强化矿井内瓦斯排放。优化采矿作业环境，采取科学方式排放瓦斯，通过将风排与抽放相结合，最终提出瓦斯治理措施。本文分析高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理措施。

【关键词】突出矿井；采煤工作面；瓦斯治理措施

【前言】

明确采煤工作面瓦斯治理技术，了解采煤工作瓦斯治理的基础情况：12050工作面为孟津煤矿12采区第二个回采工作面，位于副井西北侧，该工作面开采二1煤层。工作面标高：-260～-320m，工作面埋深：623～720m，顺槽方位327°，工作面倾向长度1000m，工作面切眼长度119m，工作面可采长度为867m。煤厚为0.7m～9.6m，平均煤厚5.5m，煤层倾角3～10°，平均为4°。实测工作面煤层原始瓦斯含量原始瓦斯含量值域为4.56～15.42m3/t，煤层瓦斯压力为0.1～0.8MPa。二1煤层煤的坚固性系数f为0.12～0.46，二1煤层透气性系数为0.0489m2/MPa2·d，属较难抽放煤层。根据该工作面瓦斯参数及设计资料并提出有针对性的瓦斯治理措施。

1. 回采期间瓦斯浓度异常升高

12050采煤工作面回采至切眼向外310m附近时，生产班次频繁出现风流瓦斯浓度异常升高现象，瞬时风排瓦斯量超过5m³/min。

2. 瓦斯浓度异常原因分析

为确认异常期间瓦斯来源，相关业务科室指派专人入井就瓦斯来源进行查看分析，得出瓦斯涌出主要来源为：一是采空区顶板垮落后顶部二2煤大量解析瓦斯涌入采空区；二是工作面回采过程中底煤留存较多，留存在采空区的底煤向采空区释放瓦斯；三是12050工作面采空区漏风将回采过程中煤墙部分解析瓦斯带入采空区。

1. 煤层地质变化

据相关地质记载和探测工作研究，矿井采煤工作面310m附近无地质构造，平均煤层厚度为7.2m，煤层总厚度达到了5.6m到8.1m之间。实际工作中发现，煤层平均厚度变化不大，然而轨道附近煤层厚度增加2m，尤其是胶带顺槽侧采煤区底煤增多，达到2～3m。因此导致采煤区瓦斯涌出量较大，存在一定的安全隐患。

2. 工作面抽采情况

12050采煤工作面当前回采位置附近施工钻孔时无夹钻、喷孔、顶钻等异常现象，附近残余瓦斯含量2.02～5.27m³/t，且当前位置在第一次效果检验时，残余瓦斯达到6.02m³/t，较其他区域相对残余瓦斯含量较高，因为采动过程影响，煤层内大量瓦斯涌出^[1]。

3.周期来压

据生产收集资料上次周期来压时位于切眼向外296m,周期来压步距约为12～16m，当前回采位置正处于周期来压位置，矿压增大导致煤体瓦斯解析速度增大，也是瓦斯涌出量增加的一个重要因素。

4. 瓦斯治理措施执行不到位

一是工作面浅孔封孔质量参差不齐，用于工作面浅孔连管抽采的4吋汇总管路存在堵塞现象，造成抽采效果差；二是工作面切眼外20m范围内部分顺层钻孔因进行煤层注水而关闭，卸压带抽采效果大打折扣；三是沿空留巷段个别埋管抽采浓度低，阀门关闭，影响采空区瓦斯抽采。正是在这些瓦斯治理环节中，某些管理人员现场措施的执行不彻底和监管力度的不足，导致瓦斯治理措施没有得到切实落实，未能发挥出治理措施的有效作用。

3. 采煤工作面瓦斯治理措施分析

（一）加大现场监管力度，严格落实当前现有瓦斯治理措施。

1. 风排瓦斯

为严格控制瓦斯含量，作业人员及时进行通风系统优化，在实际的风排瓦斯治理中，采取以下措施：（1）加强通风系统完善，新建两道挡风墙，同时增设通风设施。（2）保持通风断面通畅，有效降低通风阻力，并对现行的通风巷道进行扩建处理，执行严格的物料管理制度，确保物料合理堆放^[2]。（3）做好上隅角煤袋墙打设，加强采空区瓦斯管理。严格按照规定打设煤袋墙，滞后转载机机尾不能超过2棚，同时要求综采队对沿空留巷处墙体裂缝处用黄泥及水泥进行封堵，防止采空区瓦斯涌出进入回风流。

2. 抽采措施

2.1浅孔抽采

工作面每回采6m，在切眼中部90m范围内垂直于煤壁施工一排瓦斯强化措施钻孔，钻孔呈“三花眼”布置，钻孔孔径75mm，每天检修班进行施工，并加强浅孔的施工监管。①施工浅孔前对浅孔连抽用高压管及汇流管内壁进行冲洗，防止管道内积淤，导致抽采负压过低；②浅孔施工必须按照设计要求施工，封孔器端头包裹纱窗，防止煤屑进入封孔器，孔口以里黄泥封堵≥300mm，封孔严密不漏气，保证抽采效果；③浅孔施工必须打一连一，即每打成一个孔立即连孔抽采，所有浅孔施工完毕后继续抽采2小时以上，经验证合格后方可进行下一步工作；以有效减少瓦斯涌出量^[3]。

2.2采空区抽采

12050工作面轨道顺槽为沿空留巷，砌筑墙体时，在工作面切眼位置埋设了一根Φ300mm抽采管路，以此向外每16m埋设一根Φ150mm的抽采管路，用于抽采采空区瓦斯，部分埋管抽采浓度较低，暂停抽采。每周定期测量埋管处留巷墙体内瓦斯浓度，对浓度较高的埋管开启阀门进行抽采。

2.3卸压带瓦斯抽采

工作面轨道顺槽每60m布置一个超前卸压钻场，施工顺层钻孔，对工作面推进位置前方煤体瓦斯进行加强抽采，回采至钻孔位置时，利用采动应力对煤层和顶底板的影响，增加煤体透气性，煤体释放瓦斯即可由超前卸压钻孔进行高效抽采。

（二）根据Y型通风条件下，新增工作面回风巷内施工瓦斯治理高抽钻孔。

在12050工作面回风巷内距切眼320m位置开始，沿该工作面推进方向每45m布置一组2个Φ113m的高抽钻孔，对采空区瓦斯进行抽采，钻孔控制煤层顶板以上30～40m，沿空留巷墙体以里20～30m，工作面后镏以里10～15m位置，钻孔施工完毕后下入Φ89mm的套管进行注浆封孔并连管抽采。经测量瓦斯浓度为23.8%~83.7%，平均浓度53.45%，平均瓦斯抽采纯量0.39m³/min，平均日累计瓦斯抽采纯量561m³。

4. 工作面瓦斯治理措施优化后的治理效果

1、减少工作面瓦斯涌出，确保安全回采

通过以上采空区高抽钻孔抽采配合12050工作面沿空留巷砌墙埋管、工作面浅孔抽采、12050轨道顺槽低位高抽钻场以及工作面切眼底抽巷小立井抽采，4月上旬12050工作面风流瓦斯传感器T1最大值仅为0.1%，12050回采工作面回风巷中部传感器最大值由0.21%降至0.13%；工作面回风流瓦斯传感器T2最大值由0.25%降至0.16%，抽采效果较为理想，工作面瓦斯治理效果明显。

2、加强措施引申出的成果

根据工作面回风巷高抽钻孔施工期间返水情况分析，5个钻孔孔返水变小位置岩柱为24.5~41.2m,由此可推定采空区顶板裂隙带位于该区间内，平均距顶板32.85m。根据该结果可指导后期高抽钻孔参数设计，将钻孔终孔点准确定位在顶板裂隙带以上，增加高抽钻孔有效抽采区段，以对回采工作面采空区进行高效抽采，减少采空区瓦斯涌出，确保工作面安全回采。

结束语

综上所述：作业人员需要及时掌握采煤工作面瓦斯异常的主要原因，更多的是分析瓦斯的来源，从源头控制瓦斯浓度，然后采取有效措施：风排瓦斯、抽放措施等，加强过程管理，有效控制瓦斯浓度。同时，义煤公司东部矿井开采同一煤层即二1煤层，瓦斯含量、压力以及透气性系数，坚固性系数差别不大，本次12050工作面瓦斯治理措施应用效果显著，对兄弟单位及类似情形的矿井均有较大参考价值。

参考文献

[1]邢建国.综采工作面瓦斯综合治理技术研究[J].中国煤炭,2017(5):118-121.

[2]武光富.高瓦斯矿井综采工作面瓦斯综合治理技术[J].科技创新与应用,2016(34):28-28.

[3]马传广,侯春阳.煤与瓦斯突出矿井采煤工作面瓦斯综合治理技术探讨[J].内蒙古煤炭经济,2013(5):64-64.

[4]张向阳.瓦斯矿井孤岛综采工作面的瓦斯综合治理[J].山西煤炭,2014,34(11):37-39.

[5]邬忠诚,孙炳兴.煤层群综采工作面瓦斯综合治理方案与评价[J].矿业安全与环保,2014(2):100-103.

[6]张晓亮.高瓦斯矿井综放工作面瓦斯综合治理技术分析[J].山西能源学院学报,2017,30(1):60-62.