大采高综采工作面初采期间瓦斯综合治理技术

[摘 要]为了解决大采高工作面初采期间，高抽巷、底抽巷、上隅角埋管等瓦斯治理工程暂时无法充分有效发挥作用，采空区易集聚大量高浓度瓦斯，顶板冒落不及时，易造成瓦斯超限的实际问题，通过采用超前密集顺层钻孔，高抽巷贯通孔，大流量抽采系统，瓦斯动态监测及预警，煤层注水及矿压控制等多个方面采取措施，确保了安全顺利回采。

[关键词]大采高；初采；瓦斯治理；技术；

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0373-01

0 引言

采煤工作面初采是煤矿瓦斯管理的重点和难点，回采初期因采空区尚未冒落，工作面顶底板岩层未松动卸压，高抽巷、底抽巷等瓦斯治理工程尚不能有效发挥作用，特别是大采高工作面，由于切眼跨度大，支护强度高，回采时往往不能及时冒落，因而形成一个巨大的“瓦斯库”，一旦顶板悬顶达到极限瞬间冒落，极易造成采空区集聚的高浓瓦斯瞬间大量涌入工作面，造成瓦斯超限事故。

1 工作面概况

1341（3）工作面为谢桥矿第二个开采13-1煤的大采高工作面，工作面标高-555～609m，走向长982.4m，倾斜长206.5m，煤层均厚5m，倾角10～15°。原始瓦斯含量6.1m3/min，可解析瓦斯含量5.1 m3/min。回采瓦斯治理措施主要为高抽巷，高抽巷距距13-1煤顶板法距28～32m，内错上顺槽20m，预计回采绝对瓦斯涌出量40m3/min。

2 初采期间瓦斯综合治理技术

2.1 初采段密集顺层交叉钻孔采前预抽

在上、下顺槽钻场内施工工作面顺层钻孔，终孔间距5m，在工作面开切眼设计3个钻场，施工扇形密集顺层钻孔，终孔间距3m，控制工作面前方80m范围内煤体， 所有钻孔全程下1吋花管护孔，具体见图1。回采前进行预抽，回采期间实施卸压拦截抽采，抽采负压≥13Kpa，预抽时间累计113天，抽采瓦斯量约45万m3，抽采率61%。预抽后实测初采段煤体可解吸瓦斯含量1.96 m3/min。

2.2 高抽巷贯通孔

为使高抽巷自回采开始即可发挥作用，在工作面切眼对应位置，向高抽巷施工贯通孔，孔径Φ113mm，设计施工20个。实际施工过程中，根据高抽巷管路抽采能力进行设计优化，成孔后采用Φ153mm钻头扩孔，共施工14个，额定通过流量178 m3/min。通过图3可以看出，高抽巷在回采之初混合流量即达到100 m3/min，抽采浓度1.2%，说明贯通孔与采空区沟通良好，随着工作面不断推进，抽采浓度逐渐上升，最高浓度16.6%，最大流量135m3/min。

2.3 供风最大化

初采期间加大工作面配风量，保证工作面风量≥2600 m3/min。通过系统调整，工作风量最大3300 m3/min，回采稳定在3000 m3/min。

2.4 大流量抽采

2.4.1高抽巷埋设3路抽采管（2路Φ477、1路Φ325），采用地面1台2BEF72泵独立抽采（额定流量500 m3/min），设计系统流量≥140m3/min。

2.4.2上隅角敷设2路Φ325抽采管，采用2台2BE-403移动泵（额定流量86 m3/min），设计流量≥120 m3/min。初采期间系统设计总抽采流量达260 m3/min，同时实现高低浓分开抽采。

2.5 瓦斯监测及预警

2.5.1工作面割煤时，专职瓦斯检查员对工作面煤壁、架头及回风流瓦斯变化情况进行动态检查，当煤壁、架头瓦斯浓度≥1.5%或回风流中瓦斯浓度≥0.5%时，必须停止煤机割煤。

2.5.2初采期间在1341（3）上隅角敷设束管，工作面每退尺5m，新增设一路束管，束管检测口设在上隅角顶部，每小班检查不少于3次，确保连续监测采空区瓦斯情况。

2.6 煤层注水

在工作面上、下两巷靠近切眼的钻场内，利用已施工的顺层钻孔进行煤层高压注水，每个钻孔均通过直径16mm高压胶管与注水装置连接。

2.7 合理控制工作面采向及推进度

2.7.1严格跟顶回采，减少顶部遗煤，每圆班退尺不超过5m，采高控制在4.8m～5m。

2.7.2工作面退尺10m后，保证工作面下出口超前上出口不小于15m，工作面呈伪斜布置，控制顶板分步来压，保证顶板分段冒落。

3 应用效果

3.1 瓦斯治理方面

回采初期上隅角充呈进风状态，由此判断大流量抽采效果明显，由于切眼顺层钻孔对回采前方瓦斯提前进行预抽和煤层注水，回采过程中煤璧站立较好，未发生片帮现象，煤体塑性增强，瓦斯含量显著降低，割煤期间煤璧瓦斯0.5%～0.8%。工作面于2012年6月23日正式回采，至6月29日初次放顶结束，平均日产6800t，最高日产11400t，风排瓦斯量9 m3/min，抽采量22 m3/min，抽采率71%。回风瓦斯最大0.57%，平均0.27%，最大绝对瓦斯涌出量36.5 m3/min。实现了安全顺利初采。

3.2 顶板管理方面

通过合理控制采高及推进度，控制工作面下出口超前距离，有效缓解了工作面顶板初次来压剧烈程度，避免了顶板的大面积突然垮落，通过架后采空区顶板观测，自下向上向两巷开始逐渐冒落，压力显现平稳，支架压力观测未出现明显的压力突然增大及泄液现象，推进至31m时老顶全部垮落，初次放顶结束。

4 结语

4.1高抽巷在回采初期必须尽快发挥作用，尽量采用大直径贯通孔，钻孔通过流量应大于高抽巷设计流量。抽采系统能力必须满足设计要求。本面设计流量≥200m3/min，系统实际流量280m3/min，实现抽采“最大化”。

4.2在回采前对初采范围的煤体实施钻孔预抽和煤层注水。一是降低本煤层瓦斯含量，减少割煤时瞬间瓦斯涌出，避免与采空区瓦斯形成叠加效应。二是提高了煤体强度，针对5m以上的大采高工作面，一旦片帮极易造成瓦斯超限。

4.3 初采期间防止顶板大面积突然冒落是瓦斯治理的重要环节，因此必须加强顶板管理，严格跟顶回采，减少采空区遗煤。合理控制采向，保持合理推进度，使顶板缓慢分段垮落。

参考文献：

[1]钱鸣高，石平五. 矿山压力与岩层控制[M ]. 徐州：中国矿业大学出版社， 2003.

[2]运宝珍，刘洪. 瓦斯灾害防治技术？〔M〕. 北京：煤炭工业出版社， 2007.

[3] 俞启香. 矿井瓦斯防治[M ]. 徐州：中国矿业大学出版社， 1992.

作者简介：

刘吉祥（1984-），男，工程师，2006年毕业于安徽理工大学安全工程专业，现工作于淮南矿业集团安全监察局通风处，从事“一通三防”及瓦斯、防突管理。