寺河矿二号井9号煤“U”型通风综采工作面瓦斯综合治理技术

梁 谦

（晋城煤业集团 寺河矿，山西 晋城 048019）

寺河矿二号井目前开采9号煤，一直采用 “U”型通风系统结合邻近层顶板高位钻孔抽放瓦斯方式，但是随着矿井生产向西推进，9号煤层工作面已进入寺河矿3号煤层已采区下部，出现了邻近层、采空区、本煤层瓦斯大量涌出，9号煤采面瓦斯涌出总量急剧升高，上隅角和回风巷瓦斯时常超限，严重制约了矿井的安全生产。

1 94310综采工作面的概况

94310工作面位于矿井的九四盘区，工作面标高497～528m，垂深920～1072 m，走向长 1 600 m，倾斜长172.5 m，煤层厚度1.3～1.7 m，平均1.5 m；采用一次采全高综合机械化采煤工艺，通风系统为“U”型。上部3号煤为寺河矿2303、2304采煤工作面（已回采）。工作面回采期间平均绝对瓦斯涌出量32 m3/min，最高可达40 m3/min，配风量 1800m3/min。

2 94310综采工作面的瓦斯涌出源测定及分析

综采工作面瓦斯涌出源主要包括：工作面落煤、煤壁、采空区瓦斯涌出。其中，采空区瓦斯又分本煤层和邻近层瓦斯涌出。经对94310综采工作面瓦斯涌出源测定（如表1所示），工作面采空区、工作面落煤、煤壁瓦斯涌出量分别占工作面总瓦斯瓦斯涌出量的67.7%、15.9%和16.4%。该工作面的瓦斯主要源是采空区。

表1 94310综采工作面瓦斯涌出数据统计分析表

3 94310综采工作面的瓦斯综合治理方案

3.1 邻近层顶板高位钻孔抽放技术

通过顶板走向钻孔探测，确定94310综采工作面裂隙带距离顶板高度为20m，并滞后工作面25m左右，单个钻孔影响半径3m，钻孔与巷道夹角10～14°，钻孔与顶板的仰角13～20°，每个钻场内布置10个抽放钻孔：长钻孔5个，钻孔长度90 m，短钻孔5个，钻孔长度60 m，钻孔孔径φ113mm，钻孔接替（压茬）长度35m。

图1 94310综采工作面邻近层顶板高位钻孔示意图

抽放钻场布置在回风顺槽，第一个钻场距离工作面长度80 m，其余钻场间距50 m，钻孔封孔采用水泥浆，封孔长度4.5 m，封孔管径90 mm。抽放管路采用管径φ355 mm×16.9 mm的聚乙烯管，快速接头连接。见图1。抽放效果：抽放浓度38%，抽放纯量16～18m3/min。

3.2 采空区埋管抽放技术

采空区埋管抽放：一方面用来治理本煤层采空区瓦斯；另一方面是当邻近层抽放不到位时，对邻近层遗漏至本煤层采空区的瓦斯进行补充抽放，特别是在邻近层抽放钻场接替期间，采空区埋管抽放效果发挥效果最佳。

图2 94310综采工作面采空区埋管抽放示意图

见图2。根据94310综采工作面采空区埋管管路服务的范围和所担负输送抽排量的大小，算得采空区埋管管路管径D280 mm×16.6 mm，布置长度1 600 m，抽放管路平放在巷道底板上，抽放三通规格与采空区埋管管路相同，每间隔13.5 m安设一个抽放三通（每间隔四根抽放管安设一个三通），安设位置应在邻近层抽放钻场接替区域内（超前靠工作面最近抽放钻场10 m处），抽放三通口方向朝上，尽量靠巷道顶部，距顶板不超过300 mm，抽放三通口平铺塑料网，防止煤渣及矸石落入管内，除在用的抽放三通外，其余抽放三通要安装堵头。抽放三通的使用及接替，当工作面推进至末排柱靠近抽放三通时，打开抽放三通正上方的堵头，在抽放三通位置设置木垛，规格1.2m×1.2m，当末排柱靠近第二个抽放三通时，断开第二个抽放三通与采空区管路连接，并在抽放管路断开处安装堵头，同时打开三通正上方的堵头，并在抽放三通位置设置木垛，依此类推进行埋管抽排。抽放效果：抽放浓度6%，抽放纯量4m3/min。

3.3 本煤层抽放技术

94310综采工作面施工本煤层顺层抽放钻孔，根据工作面倾斜长度172.5 m，钻孔终孔位置距离对面巷道垂距不大于20m的规定，确定钻孔长度153 m。根据抽放影响半径3 m，确定钻孔间距3m，抽放钻孔孔径选用94mm，钻孔封孔采用水泥浆，封孔长度4.5 m，封孔管径90 mm。经对本煤层及邻近层抽放量进行计算，确定本煤层抽放与邻近层抽放共用一趟管路，管径D355 mm×16.9mm的聚乙烯管，快速接头连接，见图3。抽放效果：抽放浓度9%，抽放纯量3.5m3/min。

图3 94310综采工作面本煤层抽采示意图

表2 94310瓦斯综合抽放技术抽放效果表

4 94310综采工作面的瓦斯综合治理效果

采用上述邻近层顶板高位钻孔抽放、采空区埋管抽放、本煤层顺层抽放的综合瓦斯抽放技术，其效果如表2所示。由表2知，瓦斯综合治理后，收到了良好效果，工作面平均瓦斯抽放率达到78.23%，当工作面日均推进4～6m时，回风巷及上隅角瓦斯浓度均在0.30%～0.60%，未发生瓦斯超限事故，解决了上隅角和回风巷瓦斯超限问题，确保了9号煤“U”型通风系统综采工作面的安全生产。

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