N4502工作面大倾角厚煤层瓦斯治理经验与实践

申晨++陈为强

摘要：近年来，矿井瓦斯随着开采深度的延伸而升高，大大增加了瓦斯治理难度。N4502工作面大倾角厚煤层瓦斯治理探索新模式，从机构设置、人员配置及、修订制度， 完善瓦斯综合治理体系，真正实习瓦斯治理。

关键词：厚煤层；瓦斯；治理；大倾角；上隅角

中图分类号：TD712 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）016-000-01

一、 N4502工作面概况

N4502工作面前期采用长壁综放开采，在开采过程中，顶煤留设难度极大，瓦斯涌出量高，安全管理难度大，严重影响了矿井的安全高效生产。根据专家组论证意见，提出了对N4502工作面进行大倾角大采高综合机械化一次采全高采煤方法改造，通过理论分析、室内实验和现场实测相结合研究手段，研究大倾角煤层走向长壁大采高综采关键技术，可从根本上解决了大倾角厚煤层综采难题。长壁工作面推采过后形成采空区，采用人工强制放顶垮落法 管理采空区顶板， 采空区顶板自由垮落，并进一步充填采空区，使采空区空间部分上移。

二、瓦斯抽放方法的选择

根据瓦斯涌出来源分析，并结合该工作面现状，本煤层瓦斯涌出一部分采用风排，另外在回采时，邻近层及围岩部分瓦斯进入采空区，宜采用顶板高位钻孔，采空区埋管等抽放方法来拦截这部分的瓦斯，减少其涌入工作面的瓦斯量；针对N4502工作面瓦斯治理现状，对该工作面制定多项措施：运输巷顺层（上向）钻孔预抽、回风巷顺层（下向）钻孔抽采、顶板走向高位钻孔抽采、上回风尾巷密闭埋管抽采、上（下）回风联络巷采空区密闭埋管抽放、合理调整工作面风量以及上（下）端头挂风障、加强工作面瓦斯管理等瓦斯治理综合措施。

三、N4502工作面瓦斯综合治理措施

1.N4502运输巷顺层（上向）钻孔瓦斯抽采

N4502运输巷以顺层钻孔抽采为主，钻场间距3m，每组钻场布置2排，终孔间距为3m，每组钻场5个钻孔，即抽放半径为1.5m。

2.N4502工作面采空区埋管瓦斯抽采

N4502新、老回风巷每20m施工一个联络巷，老回风巷敷设两趟Ф400mm低负压瓦斯抽采管路，N4502工作面采空区瓦斯抽采利用该联络巷进行插管瓦斯抽采。

3. N4502回风巷顶板走向高位钻孔瓦斯抽采

（1）高位钻孔瓦斯抽采技术原理：

高位钻孔是在风巷内向煤层顶板施工的钻孔，高位钻孔瓦斯抽放又称顶板裂隙带瓦斯抽放，主要作用是以工作面回采采动压力形成的顶板裂隙作为通道来抽放工作面上覆岩层以及上隅角涌出的瓦斯。

高位钻孔抽到上隅角瓦斯是后期，随着钻孔的垂高变小，到接近落带或进入冒落带时才能够出现，这时抽放瓦斯的浓度变小，只要钻场的钻孔还能够保留，则仍可发挥作用。

（2）高位钻孔瓦斯抽采参数设计

N4502回风巷每隔80m施工一个高位钻场，钻场共设计3组钻孔，每组钻孔4个，共计12个钻孔，钻孔开孔间距为400mm，钻孔终孔高度分别为采高的5倍、6倍、7倍和8倍（5-1#、5-2#、5-3#钻孔为采高的5倍，即20m；6-1#、6-2#、6-3#钻孔为采高的6倍，即，24m；7-1#、7-2#、7-3#钻孔为采高的7倍，即28m；8-1#、8-2#、8-3#钻孔为采高的8倍，即32m）。钻孔控制长度在巷道走向长125m，与前一钻场钻孔压茬45m，钻孔控制范围为工作面煤壁以下（倾向）：5-1#、6-1#、7-1#、8-1#钻孔5m范围；5-2#、6-2#、7-2#、8-2#钻孔15m范围；5-3#、6-3#、7-3#、8-3#钻孔为25m范围，封孔长度不小于15m。

4.N4502回风巷下向钻孔瓦斯抽采

N4502回风巷下向钻孔抽采24221工作面未卸压压力集中带的瓦斯，钻孔控制在N4502工作面距回风巷下帮倾向上0-50m范围内，而24221工作面未卸压应力集中带是倾向上0-31.85m，将其包括在内，钻孔的终孔间距10×10m，钻孔的开孔间距0.4×0.4m。钻孔共施工5排，每排8个钻孔，钻孔全部施工在钻场硐室的底板上，第一排钻孔距钻场硐室的西帮0.5m。

5.N4502低位抽放巷穿层钻孔瓦斯抽采

为提高工作面预抽效果，解决采空区瓦斯涌出量问题，防止造成工作面在回采过程中采空区瓦斯涌出较大。在N4502低位抽放巷下帮每30m施工一个钻场硐室，硐室规格：长×宽×高=6×5×3.5。第一个钻场硐室施工在与6#通风上山贯通点东10m的地方。钻孔控制N4502工作面倾向上20m-100m范围内的煤体，其中N4502工作面卸压区域的钻孔终孔间距是10×10m， N4502工作面应力集中区域的钻孔终孔间距是3×3m。钻孔布置在钻场硐室的顶板上，钻孔开孔间距0.5×0.5m，钻孔共施工10排，控制钻场硐室东西走向各15m范围。第一钻场硐室计划施工89个钻孔，进尺5832.7m，第二钻场硐室计划施工79个钻孔，进尺5159.6m。

6.工作面管理

N4502工作面采煤机割煤时速度不得大于2.0m/min，在工作面片帮较为频繁的范围内采煤机割煤速度不得大于1.0m/min。

N4502工作面在回采期间严格执行《N4502工作面专项防突设计》，在工作面连续两次突出危险性循环预测并且都合格之后，工作面可连续推进30m，之后N4502工作面在每50m范围进行不少于2次突出危险性预测。

四、效果

通过以上N4502工作面瓦斯治理（管理）综合措施，N4502工作面取得了显著的成绩，各抽采效果达标评判单元均已合格。自2013年以来，该工作面除了片帮（或误报）造成瓦斯超限以外，工作面瓦斯较为稳定，工作面原始瓦斯含量由9.97m3/t降至（最大值）：6.9852 m3/t， 残余瓦斯压力（最大值）：0Mpa，共计施工顺层（上向）瓦斯抽采钻孔2422个，钻孔进尺18116677m，瓦斯抽采量542.24万m3，正常回采期间，上隅角瓦斯浓度0.22%-0.4%，集中回风流瓦斯浓度0.21%-0.32%。

通过N4502工作面现场情况及瓦斯来源分析，由于N4502工作面5#煤层较厚，且留有部分底煤，因此，N4502综采工作面采空区瓦斯来源于多方面的因素，应加强N4502工作面瓦斯管理、瓦斯治理工作，严格按照《N4502综采工作面瓦斯综合治理措施》执行，从源头上解决了采面上隅角瓦斯超限问题。

参考文献：

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