薄煤层沿空留巷治理上隅角瓦斯技术应用

王少华

摘 要：1918工作面回采后对1918运输巷进行留巷，留巷过程中由于工作面采空区漏风导致回风隅角瓦斯超限，不利于安全生产，为解决隅角瓦斯问题，結合现场分析，排除邻近层瓦斯涌出影响后，确定瓦斯来源为采空区漏风引起，我矿决定采用风压调节法、挂帘堵漏法、喷涂堵漏法三种方法相结合的方式治理采空区漏风，消除了上隅角瓦斯积聚及瓦斯超限事故，改善工作环境，消除安全隐患，实现安全生产。

关键词：沿空留巷；防漏风；综合治理；隅角瓦斯

中图分类号：TD263 文献标志码：A

0 引言

沿空留巷技术取消了区段隔离煤柱，提高资源回收率，减少万吨掘进率的同时，采空区漏风成为瓦斯管理的难题，集合矿井实际条件，在对比不同方案后，采用降低工作面两巷风压，同时沿采空区一侧吊挂风帐和发泡材料喷涂联合使用，效果良好，降低了瓦斯浓度，保证了安全生产。

1 工作面概况

显德汪矿核定生产能力为180万t/年，为低瓦斯矿井，矿井共分为4个采区，1918工作面位于九采区东翼，埋深386 m～～551 m，倾角为4.5°～22°，平均17°，煤层平均厚度为1.35 m。老顶为细砂岩，较坚硬，层理发育，直接顶为粉砂岩，泥质胶结，质软，地压较大。

依据1912等工作面矿压观测资料，本煤层直接顶为Ⅱ级2类，初次来压步距25～30 m，周期来压步距6 m～10 m。两巷超前影响带80 m～100 m。

1918工作面为1#煤层，瓦斯含量为3.41 m3/t，上方无煤层，2#煤层位于1#煤层下方20 m～30 m，受紧邻层瓦斯涌出影响较小，无煤尘爆炸性，自燃倾向性等级为Ⅲ类，属不易自燃煤层。

1918运输巷留巷支护采用靠帮单体柱强制切顶、锚压双层金属网和加靠帮π型钢阻隔冒落矸石形成隔离墙的总体支护方案。单体配金属铰接顶梁和十字铰接顶梁（顺巷布置）加强顶板支护，顺巷打三排单体，采空帮采用1.0 m×6.0 m的金属经纬网和π型钢腿护帮。在靠近采空侧距中心线1.75 m处巷顶补打一排Φ22L2000 mm强力锚杆，锚杆间距700 mm，使用2.6 m锚梁，固定经纬网。

2 瓦斯治理方案

2.1 工作面现状

1918工作面通风系统为九运下山、九采行人下山、九轨石门（新鲜风）经1916运料联巷、1918运料巷进入1918工作面后，由1918运输巷经专用回风巷、东翼回风巷，回风由东风井排出地面，工作面回采实际配风量为700 m3/min。1918工作面及留巷通风系统如图1所示。

1918运输巷全巷沿空留巷，1918运输巷沿空留巷为19110设计工作面的运输巷，梯形断面，规格为4.2 m×2.2 m（宽×下帮高），1918工作面回采时，1918沿空留巷段采用局部扇风机压入式通风，局扇安装在九采区运输下山处，经1918运输巷（风筒）进入1918沿空留巷段，回风由1918运输巷经九采专用回风巷进入东翼回风巷，由东风井排放至地面。局扇配风量为280 m3/min，可满足需要。

2.2 技术分析及治理方案

在留巷过程中，留巷回风处因受采空区漏风影响，瓦斯浓度常常处于0.9 %左右，存在安全隐患。为了降低沿空留巷瓦斯浓度，首先将1918工作面及沿空留巷阻力、工作面风量、采空区漏风量、瓦斯来源进行分析。

经实际测量，采空区漏风的影响1918留巷漏风约191 m3/min，漏风率约为27 %，约增加1.0 m3/min绝对瓦斯涌出量，占工作面瓦斯涌出量的33 %，由此可见，防治采空区向留巷漏风成为瓦斯治理的关键。

根据煤矿安全规程第一百五十三条，无煤柱开采沿空送巷和沿空留巷时，应当采取防止从巷道的两帮和顶部向采空区漏风的措施要求，结合矿井实际情况，采用单一方法治理采空区漏风的方法效果较差，经过不断实践最终确定同时采用3种方法分别解决存在的问题。即“风压调节+挂帘堵漏法+喷涂堵漏法”解决采空区漏风的综合方案。即首先通过调整风量来降低两巷压力差，减少向采空区漏风，其次将留巷的巷帮和顶板分别采用挂帘和喷涂2种方式进行堵漏，达到减少漏风的目的。

3 方案实施

3.1 风压调节

风压调节法是通过调整井下通风设施及通风设备改变巷道内空气流量，从而达到改变压力的目的，通风系统调整是防止采空区漏风的一种重要手段。

运用皮托管结合倾斜压差计、干湿温度计、测量两巷的静压、速压、空气密度，实际计算出两巷阻力，通过计算1918两巷压差约为280.3 Pa。

为了探索风压和采空区漏风范围的规律，在风压测量风压的同时，对漏风范围进行测定，采用示踪气体（SF6）检测采空区漏风区域，在1918运料巷隅角释放示踪气体，同时在1918留巷内使用报警仪监测该气体，将检测出气体成分距离巷道口最远的位置确定为最大影响范围，经测量，最大漏风影响范围约为支架后方48 m区域。

在测定采空区漏风影响范围后，满足工作面风量需求的情况下调整工作面风量，通过降低工作面风量从而减少工作面与留巷的压力差，达到减少漏风的目的，顾将1918工作面风量降低至540 m3/min左右，沿空留巷风量增加至240 m3/min以上。

3.2 挂帘堵漏

沿采空区一帮滞后工作面100 m开始吊挂风帘，采用具有不透气、抗静电、不延燃的风筒材料制作风帘，根据巷道将风帘制作成长宽为10 m×2.6 m。吊挂时木板压紧风帘固定在留巷顶板，使其自然下垂至底板巷，风帘与巷道底板搭接0.3 m以上，在用钢带压实，风帘顺风流方向依次搭接吊挂，接缝宽度不小于0.1 m，接缝处用黏结剂，吊挂前清理四周巷壁的突出物、矸石及铁丝、钢带等。风帘形成后，每天检修班进行维护，风帘与巷帮接触不实、风帘有破损时及时修补，确保风帘起到防护作用。

3.3 喷涂堵漏

由于受采动影响，留巷顶板破碎，采空区瓦斯除沿巷帮一侧涌出外，部分瓦斯在风压的作用下由巷道顶板的裂隙向巷道涌出，而采用吊挂风帘的方法对顶板裂隙瓦斯涌出很难控制，为了减少顶板裂隙瓦斯涌出，结合矿井实际条件，采取发泡材料喷涂的方法进行堵漏，我矿选用聚氨酯材料对巷道顶板及裂隙进行喷涂。

选用的聚氨酯材料发泡率在30倍～50倍，发泡时间为2 min～5 min，与矸石黏结能力强，其发泡可钻入墙体缝隙，密封性能好，且具有一定的弹性变形能力，同时对巷道顶板有一定的黏结作用。配备设备仅有专用喷射枪，操作简单，混合的物料在喷枪口形成细雾状液滴，均匀地喷射到顶板缝隙，喷射平均厚度为10 m～15 mm，充填顶板裂隙后，在巷道顶板形成一层200 mm左右的保护层。由于采动影响巷道压力逐渐显现，然后逐步达到稳定，根据现场测试，喷涂在巷道不稳定頂板后，由于巷道再次来压喷涂层会再次发生破裂，很难形成防整体护层，效果不佳，根据现场观测巷道变形情况，工作面推进15 m，待顶板较稳定后进行喷涂效果最好。

4 治理效果

1918留巷采用3种方法降低采空区向留巷空间漏风，通过采取综合防漏风措施后，经连续1个月的连续观察，通过对比治理前后瓦斯对比表1，综合治理后工作面绝对瓦斯涌出量为3.08 m3/min，瓦斯浓度为0.55 %；留巷迎头瓦斯浓度为0.02 %，隅角处风量为347 m3/min，沿空留巷瓦斯浓度为0.48 %，留巷涌出瓦斯减少了约1.52 m3/min，1918留巷回风流瓦斯由0.86 %下降至0.48 %，见回风隅角瓦斯浓度变化趋势对比图2。

漏风范围由之前的48 m降低至33 m，工作面两巷的压力差下降了111.5 Pa。工作面及留巷风量及瓦斯浓度均满足要求，应用效果明显，如图2所示。

5 结语

综合治理防治采空区瓦斯向沿空留巷涌出，通过1918工作面近1个月实践应用，解决了回风隅角瓦斯问题，改善了工作环境，在不增加生产设备的情况下，有效地降低了采空区的瓦斯涌出，杜绝了生产过程中的瓦斯事故，取得了较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]李志锋.无煤柱开采沿空留巷防止漏风地点安全技术措施[J].采矿安全，2007（5）：48.