掘进工作面的瓦斯治理及防突措施

闫海兵

（山西兰花科技创业股份有限公司 大阳煤矿分公司，山西 晋城 048000）

煤矿安全如何有效防治瓦斯是煤矿安全工作的重中之重[1-4]。某矿属煤与瓦斯突出矿井，现采3号煤层；2012年2月5日3时许，3203工作面切槽、采垛完成6 m时，工作面迎头左侧清煤即将结束时，工作面突发瓦斯超限，最大瓦斯浓度5.65%，超限时间3′04″；工作面回风瓦斯最大浓度为7.55%，持续时间2′40″。掘进工作面瓦斯的突然超限，影响了矿井的正常生产作业，严重威胁着井下人员的健康安全，亟须及时采取措施治理瓦斯突出超限。

1 瓦斯超限的现场状况及其原因分析

图1 迎头后方3 m处小断层构造图

1）瓦斯超限现场状况。事发时，3203工作面迎头左下角软煤分层出现孔洞，孔口呈扁平椭圆形，迎头左下角堆有2.1 m×3.6 m×0.5 m的软煤，软煤层厚度为0.6~0.8 m。孔洞上方煤壁有滑移构造面，迎头3.0 m处的巷道顶煤发现小断层，见图1。巷道顶部、左邦均见连续的断层面迹线，右帮断层面迹线在巷高中部消失；沿巷顶断层面迹线，巷道顶部出现约1.5 m×0.5 m×0.3 m的冒顶区，距3203掘进工作面以东30 m的3202掘进工作面迎头，距23横贯30 m；迎头断面底部软煤发育，厚度1.0 m，软煤中间有0.1 m厚的夹矸，夹矸上部软煤呈层片状，手捏即碎；夹矸下面软煤呈颗粒状。

2）瓦斯超限的原因分析。事发后，技术人员及时分析，通过现场勘查、询问员工、查询资料和技术分析，初步确定了瓦斯超限事故发生的原因：①根据现场孔洞形状及粉煤堆积情况分析，3203掘进工作面瓦斯超限是由于掘进巷道集中应力与构造应力叠加，导致掘进面煤层底部的软煤分层突然压出，其中瓦斯迅速释放出来。②应力集中形成的原因：一是软煤压出地点附近有小断层和滑移构造，煤层中有构造应力；二是3203面滞后于3202面6 m左右，3202工作面超前掘进后，造成3203工作面迎头煤体应力增高；三是3203工作面采用连采机掘进，当班进尺6 m，较快掘进速度导致工作面前方煤体应力集中地点距迎头太近，加之巷道开挖后顶板未能及时支护，空顶距达7.0 m，造成工作面前方煤体应力集中程度加大；工作面掘进产生的集中应力与构造应力叠加，更加剧了迎头周边煤体的应力集中程度，从而导致掘进工作面煤层底部的软煤分层突然压出。③软煤被突然压出后，应力得以迅速释放，透气性大幅增加，煤中瓦斯快速释放涌入巷道，导致风流中的瓦斯浓度超限。

2 瓦斯超限的治理措施及其效果

1）瓦斯超限的治理措施。①加强区域瓦斯预抽工作，特别是加强3203工作面底部软煤中的瓦斯抽采，降低工作面的瓦斯浓度。综掘机掘进工作面最下部一排钻孔，布置在从软煤分层底部起30 cm的高度内，第二排钻孔开始以上一排钻孔中心为起点，每相距20cm布置一排钻孔，见图2。②3202工作面的超前掘进造成3203工作面迎头煤体应力增高，因此在排放外瓦斯的同时必须对3203工作面的顶板及时支护，缩短空顶距，分散前方煤体的集中应力，减少煤层底部软煤层被压出的可能性。③软煤层的卸压导致瓦斯涌向巷道，当瓦斯抽放一段时间后，利用锚杆支护软煤层，每排打设5根22 mm×2 400 mm左旋无纵筋螺纹钢锚杆，帮锚杆间距800 mm，排距900 mm。

图2 3203工作面底部软煤瓦斯排放钻孔简图

2）治理措施的效果分析。为了检测治理效果，排放瓦斯4 h后，在3203工作面及瓦斯超限区域邻近层的3201面和3202面附近按软煤层厚度每排布置4个防突检测孔，孔间隔6 m左右，检测孔采用76 mm钻头施工至瓦斯排放孔要的求深度。采用K1值对防突的效果检验（如表1所示），验证指标临界值为

表1 工作面瓦斯浓度验证指标

从表1可知，3201和3202面的K1值和S值较低，表明此区域未发生瓦斯超限，而3203面的K1值偏高，但在临界值以下，表明3203面的瓦斯浓度高于3201和3202面的瓦斯浓度，符合实际情况；但采用措施治理瓦斯超限后，3203掘进工作面的瓦斯浓度已经低于临界值，3203掘进工作面的瓦斯超限已经得到有效治理。

3 结束语

3203掘进工作面的瓦斯突然超限，影响了矿井的正常生产作业，故在确认瓦斯超限原因的基础上，采取了加强区域瓦斯预抽、及时支护3203工作面的顶板与软煤层卸压区等措施治理，并利用K1值和S值进行了治理效果检验，表明了3203掘进工作面的瓦斯超限得到有效治理。

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