保护层开采瓦斯防治技术在十一矿的应用

范胜伟

（平煤股份十一矿，河南 平顶山 467000）

平煤股份十一矿位于中原名刹香山寺下，距平顶山新城区3km，始建于1972年8月，1979年简易投产。1995年至今先后进行两次改扩建，设计生产能力从60万t攀升到300万t。2012年计划生产原煤3Mt。2010年4月经河南理工大学鉴定，己16-17煤层为突出煤层，矿井为突出矿井。

1 情况概述

平煤股份十一矿己15煤层位于山西组己煤段中下部，煤层结构简单，局部见一层夹矸，属局部大面积可采的不稳定型薄煤层。己15煤层煤厚为0.07～4.37m，平均1.1m。直接顶为灰黑色泥岩、砂质泥岩夹细纱岩，平均厚度2.5m，老顶为K14砂岩，平均厚度5.0m；直接底为暗灰色至深灰色砂质泥岩和泥岩，平均厚度0.5m，局部出现炭质泥岩伪底。根据勘探钻孔和工程揭露资料，己二采区己16-17煤层赋存较稳定，但煤厚变化也较大。东翼己16-17煤层厚度在5.05～9.68m之间，平均厚度6.60m，部分地区有夹矸，夹矸厚度0.34～0.87m（夹矸厚度大于0.6m的仅有1个钻孔），煤层结构较复杂。己15与己16-17煤层之间的层间距9～16m，平均12m。通过对瓦斯涌出量检测计算，己15煤层巷道掘进期间瓦斯涌出量,小于2.0m3/min。选择己15煤层作为己16-17煤层的保护层优先开采，对于保证己16-17煤层的安全高效开采、提高资源回收率具有重要作用。

2 开采工艺的技术运用

2.1 液压支架

采用单一走向长壁后退式采煤方法，综合机械化采煤工艺，全部陷落法管理顶板。液压支架采用ZY4000-12/25型液压支架，采用MG250/601型采煤机落煤。支护质量及顶板动态监测。支架要排成一条直线，其偏差不得超过±50mm，中心距按照规定，偏差不超过±100mm。支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角＜7°。相邻支架间不能有明显的错差（不超过顶梁侧护板高的2/3），支架不挤、不咬，架间空隙＜200mm。支架明柱外露长度保持在200mm～600mm，杜绝死架、超高。

2.2 煤壁机道

端面距不超过340mm。生产过程中，如果瓦斯涌出量大，需加大通风断面，可在机头或机尾处割出扇形面，以利于通风，扇形面如遇到顶板破碎时，必须在煤壁侧用大板或圆木配合单体柱架设临时棚子，加强顶板控制，以防顶板冒漏。

2.3 高位钻场抽放方法

风巷每70m做一高位钻场，钻场布置10个钻孔，钻孔直径选择75mm，孔深80～100m，终孔位置必须在采面回采后的老空裂隙带内。其中，钻孔的封孔方法使用人工法和压注法相结合，封孔材料采用水泥沙浆充填和化学固孔剂两种。高位孔封孔采用2寸套管封孔长度30～40m。高位钻孔抽采浓度最高可达40%，有效降低了工作面生产期间的瓦斯浓度。高位钻场抽放泵设置在井下己二采区东翼抽放峒室，泵型号为2BEC-42型，额定抽气量为150m3/min。

2.4 采空区及上隅角抽放方法

采空区采用埋管抽采方式进行抽采，既可以抽采采空区的瓦斯，又可防止上隅角瓦斯超限。埋管抽采采空区瓦斯的具体方法是，在回采工作面回风巷内铺设大直径管道（如轻质菱镁管），作为采空区瓦斯抽采的预埋管路，管路每隔一定距离按一个具有组合阀门的三通管件作为抽采采空区瓦斯的吸气口。随着工作面的推进，管路上的吸气口入采空区内最佳抽放位置（工作面后30～60m的范围内），吸气口组合阀门打开，通过此口抽采采空区瓦斯。上隅角抽放管末端（进气端）插入上隅角挡风墙以里400mm长，并贴顶板吊挂；挡风墙与抽放管结合处上封下堵，末架与风巷上帮间隙封严。采空区上隅角抽放泵由地面抽放系统抽放，泵的型号为CBF-710型，额定抽气量为450m3/min。

3 保护层开采瓦斯安全技术措施

3.1 建立严格的管理机制

坚持先抽后采、以风定产、监测监控；合理组织生产，严禁超通风能力进行生产。严格按照措施执行，由队管干部、瓦斯检查工现场监督检查，认真把关，做好上隅角瓦斯治理工作。严格按“一通三防”专职人员分工，落实岗位责任制。严格落实己15-22110采面瓦斯抽采规定，加强上隅角及平位钻场瓦斯抽采管理工作。

3.2 技术提升的重要手段

采面上、下隅角吊挂长度不小于20m的挡风帘，下隅角挡风帘前段紧贴机巷下帮，向外拐不小于0.5m。挡风帘上接顶板，下接底板，确保挡风效果。上、下隅角必须打封堵墙，用编织袋装碎煤进行封堵，每推进1.2m施工一道挡风墙。此外，还要注意更多的技术处理，各特殊工种携带便携式瓦斯检查仪，所有人员佩戴隔离式自救器。采面设置固定瓦斯检查工，认真落实措施，瓦斯浓度达到0.5%，自动切断施工电源，停止工作。

3.3 取得的效果

己15煤保护层工作面回采期间，瓦斯大部分来自被保护层，采面绝对瓦斯涌出量最大22.3m3/min,为确保该工作面的安全生产，在该工作面采取了平位钻场、浅孔注水排放加上下口封堵的综合瓦斯治理措施；在回采期间，回风流中甲烷浓度控制在0.5%以内，杜绝瓦斯超限事故，确保了工作面安全回采。

4 结语

（1）根据现场实测结果，在被保护区域内，己16-17煤层残余瓦斯压力为0.08～0.32MPa，在未被保护区域内，己16-17煤层瓦斯压力为0.25～0.89MPa，己15煤层可以作为己16-17煤层的保护层开采，区域防突措施执行有效。

（2）被保护层在掘进、回采过程中，要执行区域验证、安全防护等确保安全生产。

（3）被保护层工作面瓦斯综合防治的安全实施，为下一步本单位和兄弟单位保护层安全回采积累了经验，有很好的推广和应用价值。

[1]国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出规定[M].北京：煤炭工业出版社，2009