邻近工作面同向开采瓦斯治理技术

苏 涛

(山西汾西正旺煤业有限责任公司，山西 孝义 032311)

1 工作面基本概况

1.1 两工作面基本情况及相互位置关系

1411工作面、10209工作面均布置在一采区东翼，1411工作面开采4#煤层，煤厚1.8 m～2.2 m，工作面斜长180 m，可采长度1 342 m；10209工作面开采2#煤层，煤厚1.1 m～1.5 m，工作面斜长160 m，可采长度1 246 m；10209工作面位于1411工作面东侧，2个工作面间煤柱宽41.7 m(中-中),2#煤层与4#煤层间层间距12 m～18 m。

截止2018年11月30日，10209工作面已回采360 m,1411工作面已回采132 m(工作面已回采至1211采空区下方23.2 m)，两工作面之间的错差为258 m。

1.2 瓦斯治理方法

1) 1411工作面采用的瓦斯治理方法

①实体煤区域瓦斯抽采方法

工作面后100 m实体煤区域，采用“风排+高抽巷+本煤层钻孔+裂隙带钻孔+下邻近层钻孔(本工作面4#煤层和5#煤层分层，在钻场内对5#煤层施工下邻近孔抽采)+采空区抽采”进行瓦斯治理。

②前1 370 m卸压区域瓦斯抽采方法

工作面前1 370 m卸压区域采用“风排+本煤层钻孔+裂隙带钻孔+下邻近层钻孔(本工作面4#煤层和5#煤层分层，在钻场内对5#煤施工下邻近孔抽采)+采空区抽采”进行瓦斯治理。

2) 10209工作面采用的瓦斯治理方法

工作面采用“本煤层钻孔抽采+裂隙带钻孔抽采+上隅角埋管抽采+下邻近2#、4#煤层拦截/卸压钻孔抽采”的综合瓦斯治理方法。

1.3 通风、瓦斯情况

1) 1411工作面通风、瓦斯情况

目前，工作面绝对瓦斯涌出量为14.03 m3/min，抽采量为5.98 m3/min，风排量为8.05 m3/min。

工作面正常生产期间各地点瓦斯浓度：工作面瓦斯浓度0.28%，留墙隅角瓦斯浓度0.36%，回风流瓦斯浓度0.48%。

工作面抽采情况：高抽巷DN300支管抽采量为2.74 m3/min，本煤层、下邻近、裂隙带DN200支管抽采量为0.56 m3/min，留墙埋管DN300支管抽采量为2.68 m3/min。

2) 10209工作面通风、瓦斯情况

工作面正常生产期间绝对瓦斯涌出量为16.32 m3/min，抽采量为8.92 m3/min，风排量为7.4 m3/min。

工作面正常生产期间各地点瓦斯浓度：工作面瓦斯浓度0.18%，上隅角瓦斯浓度0.9%～1.1%，回风流瓦斯浓度0.56%。

工作面抽采情况：运巷本煤层、裂隙带DN200支管抽采量为1.64 m3/min，上隅角埋管DN300支管抽采量为1.53 m3/min,运巷裂隙带DN300支管抽采量为2.13 m3/min，下邻近2#、4#煤层拦截/卸压钻孔DN300支管抽采量为0.57 m3/min，1411工作面向10209工作面所施工裂隙带钻孔DN300支管抽采量为3.05 m3/min。

1.4 瓦斯涌出量变化情况

1) 1411工作面瓦斯涌出量变化情况

工作面初采期间瓦斯涌出量为23.38 m3/min～24.41 m3/min，目前工作面瓦斯涌出量为14.03 m3/min，较初采期间减少9.35 m3/min～10.38 m3/min。减少的主要原因为，工作面已回采至原1211采空区下方23.2 m，且高抽巷已即将采完，高抽巷抽采量由原8 m3/min～10 m3/min降至2 m3/min～3 m3/min。

2) 10209工作面瓦斯涌出量变化情况

10209工作面在初采期间瓦斯涌出量为11.00 m3/min～12.38 m3/min，目前工作面瓦斯涌出量为16.32 m3/min，较原先增加3.93 m3/min～5.32 m3/min。瓦斯涌出量增加的主要原因为，1411工作面、10209工作面的同时回采，导致2个工作面应力叠加，其中，1411工作面与10209工作面两切眼之间的距离为两工作面的集中应力叠加区，此段卸压瓦斯涌出量增大，卸压瓦斯通过10209工作面底板裂隙涌入工作面和采空区，致使工作面瓦斯涌出量增加。

2 存在的主要问题

1) 巷道底膨变形的状况、支护的难度

1411工作面两巷矿压显现增强，运巷1 000 m～1 280 m段出现不同程度的底膨，煤帮膨出，顶板下沉现象，运巷超前支护段及留巷内变形较为严重，底膨量平均达600 mm，帮膨120 mm，顶板下沉240 mm，加之顶板岩层裂隙发育，顶板破碎；材巷800 m～1 250 m段出现底膨、帮膨现象，超前支护段顶板无明显下沉，底膨量达540 mm，帮膨500 mm；随着工作面向前推进，矿压显现情况也向前发展。

2) 抽采分析同时回采对拦截钻孔、本煤层钻孔抽采的影响

10209工作面和1411工作面同时回采期间，由于2个工作面回采错差区段集中应力的叠加，导致1411运巷向10209下覆2#、4#煤层施工的拦截/卸压抽采钻孔和4#本煤层顺层钻孔塌孔严重，且应力集中区煤帮开裂，多数钻孔因漏气无法抽采，支管抽采量由原2 m3/min～3 m3/min降至0.3 m3/min～0.5 m3/min。

3) 两工作面瓦斯抽采与防灭火的问题

经利用1411运巷向10209工作面所施工采空区钻孔对采空区相关气体参数的测定，结合采空区“三带”划分相关标准(按照采空区氧气浓度)初步分析，10209工作面“三带”分布如下。

10209工作面支架后37 m采空区氧气浓度为18%～20%，故确定工作面“散热带”长度为37 m，范围为工作面支架后37 m；工作面采空区37 m～91 m范围氧气浓度为10%～17%，故确定工作面“自燃带”长度为54 m，为工作面支架后37 m～91 m范围；工作面采空区91 m往里采空区氧气浓度为0%～9%，故确定工作面“窒息带”长度为268 m，为工作面支架后91 m～359 m范围。

经对工作面采空区“三带”的测定为控制采空区抽采，避免因抽采而引起采空区遗煤自燃，将1411工作面运巷向10209工作面施工的裂隙孔抽采范围控制在60 m，将10209上隅角埋管进行每隔6 m断一次，将1411工作面留墙埋管控制在18 m(抽采为3个预埋管，每根预埋管间距6 m)。

3 瓦斯治理措施

1) 通风系统调整

将1411工作面原“两进一回”Y型通风系统，材料巷主进风、运巷为辅助进风、回风巷回风调整为“U”型通风系统，材料巷进风、运巷回风。

2) 分源抽采，增加上隅角、裂隙带的抽采能力，优化调整抽采钻孔，提高抽采效果

为确保调整通风系统后1411工作面及10209工作面瓦斯的有效治理，增加上隅角、裂隙带的抽采能力，优化调整抽采钻孔，提高抽采效果。计划将现1411工作面运巷4趟抽采管路所连接钻孔重新进行归类，并对抽采系统进行调整，其余抽采系统维持原状。具体为将原抽采1411工作面本煤层、下邻近、裂隙带钻孔DN200抽采管路调整为抽采1411工作面本煤层、下邻近钻孔；将抽采1411工作面高抽巷DN300抽采管路调整为抽采1411工作面裂隙带和上隅角埋管；将抽采10209工作面下邻近2#、4#煤层拦截/卸压抽采钻孔DN300抽采管路调整为抽采1411工作面上隅角埋管；将抽采1411工作面向10209工作面所施工裂隙带钻孔DN300抽采管路调整为抽采1411工作面向10209工作面所施工裂隙带钻孔和下邻近2#、4#煤层拦截/卸压抽采钻孔。

3) 增加两工作面高位裂隙带钻孔的抽采

为确保采空区和裂隙带瓦斯得有效治理，在10209工作面运巷新开设钻场(钻场间距50 m，每个钻场内布置6个裂隙带钻孔，采高为距工作面顶板9 m，覆盖工作面25 m)。目前已开设2个钻场，并在1钻场内施工6个裂隙带钻孔，全部连接抽采。同时，对1411工作面运巷原施工的裂隙孔进行逐个排查，并全部与左帮DN300抽采管路进行对接抽采。

4) 切顶技术与CO2预裂爆破的应用

因10209工作面顶板为8 m厚的中粗粒砂岩，导致工作面顶板在回采过程中不易随采随垮，空顶距离长，采空区漏风偏大，将瓦斯带至上隅角及回风流。为解决此问题，将在10209运巷采用顶板预裂切缝技术、震动爆破和高效膨胀剂的综合治理手段对顶板进行提前松动预裂，强制防顶，减少采空区漏风及上隅角空顶范围，提高裂隙带钻孔抽采效果。

5) 合理调整两工作面回采的距离，寻求使巷道支护及瓦斯抽采效果最佳的距离

根据1411工作面运巷对应10209切眼位置后100 m巷道压力小，2#、4#煤层拦截/卸压抽采钻孔单孔抽采浓度高(单孔平均浓度可达50%以上)，抽采效果好；将加快1411工作面的回采进度，同时放缓10209工作面回采进度，将两工作面的错差缩小至60 m～100 m，以减小因工作面错差应力对巷道变形和工作面瓦斯的影响。

4 结语

1411工作面、10209工作面在采取瓦斯治理措施后，上下隅角及时垮落，避免了采空区瓦斯的涌出，同时，通过进行瓦斯抽采，使得两工作面隅角处的瓦斯控制在0.4%左右，杜绝了工作面瓦斯超限的问题，有利于工作面安全生产。