综采工作面初采及回采期间矿井开采治理技术研究

王海浪，姬鹏锦，陈国栋

（贵州诚搏煤业有限公司天合煤矿，贵州 习水 564600）

1 概况

贵州省金沙县某矿投产于2010年，设计生产能力90t/a，矿区内含煤岩系为上二叠统龙潭组，含煤7～14层。含煤岩系总厚90～105m，平均厚100m，含煤总厚7.03m，含煤率7.03%，现探明全区可采煤层2层(C9、C15)，其中C9煤层上覆C5煤层，局部可采，平均总厚3.89m。可采煤层含煤率为4.59%。该矿属于突出矿井，伴随产量的持续提高，瓦斯治理的难度不断增大，尤其是对于初采、回采期间的瓦斯超限问题，治理的难度非常巨大，矿按照要求合理分配风量，工作面初采、回采期间的瓦斯超限问题未得到有效解决，分析原因，一是因为开采初期工作面初次来压，容易出现瓦斯集中释放的情况，二是在工作面回采期间，受采动影响，邻近煤层瓦斯大量涌入工作面，造成瓦斯超限。

2 治理技术

2.1 强化工作面通风

工作面在初采期间瓦斯超限的其中原因是煤层本身的瓦斯含量高，因此尽量减少回采巷道、煤壁通风阻力；提前对回采巷道两侧瓦斯抽排放，将煤层中的瓦斯释放出来，减少巷道瓦斯涌出，降低通风瓦斯含量；加强工作面下隅角管理，对下隅角打设隔离墙或采用废旧风筒设置风障，阻止新鲜风灌入采空区，从而减少回采工作面漏风，提高回采工作面风量利用率的同时，也能解决回风流瓦斯长期超限的问题。

2.2 降低初采来压

在初采期间，工作面老顶会出现初次垮落的现象，据该矿收集总结初次来压步距为50-60m，初次来压，容易造成瓦斯的集中释放，引发瓦斯超限。根据C9煤层顶板特性，遇水易断裂，针对工作面老顶实施水压预裂，破坏顶板完整性，以此来降低初采来压的前度，实现对顶板垮落问题的有效控制，确保开采过程中冒落的矸石填满采空区，尽可能做到随采随落。通过此方式，减弱工作面老顶初次垮落时的强度，减少瓦斯在垮落瞬间的涌出量。以2095工作面为例，通过水力压裂的方式来破坏顶板的完整性，降低初采来压低的强度，减少工作面在初采期间的瓦斯浓度，实现对瓦斯超限问题的治理。

2.3 本煤层瓦斯治理

2095工作面回采期间在工作面运输巷上帮、回风巷下帮垂直煤壁沿煤层倾向布置顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯。在整个预抽区域内均匀布置，抽采半径按照1.5m进行设计，要求钻孔间距3m，孔径不小于94mm，封孔长度不小于15m，钻孔施工至停采线外不少于20m范围；2095运输巷施工钻孔长度为110m，回风巷施工钻孔长度为90m，中间压茬距为10m，立即封孔连抽，控制整个回采区域。

2.4 临近层瓦斯治理

2095综采工作面回采过程中采取高位钻场顶板走向钻孔或顶板高位倾斜钻孔（在距C5煤层底板法向距离不小于5米位置）抽采回采过程中临近煤层向采空区涌出的瓦斯。高位钻场施工前要探清C9煤顶板距C5煤层的距离，合理选择高位钻场距C9煤顶板的位置，确保高位钻场顶板距离C5煤底板最小距离不小于5m。顶板走向钻孔控制2095回风巷向切眼方向斜长90m范围，每组钻孔压茬距离不小于30m，孔径不小于94mm，终孔间距10m，施钻结束，立即封孔连抽，防止钻孔瓦斯涌出至回风巷。

2.5 采空区瓦斯埋管抽放

目前在该矿使用埋管抽放采空区积聚瓦斯方法，属于边采边抽采空区瓦斯方法，在2095回风巷铺设两趟管路，管路材质为聚乙烯管，管径600mm，一趟沿巷道顶板吊挂，主要抽取上覆C5煤层卸压瓦斯和采空区聚集瓦斯；另一趟沿巷道底板铺设，抽取下覆C15煤层通过C9煤层底板涌出的瓦斯；同时在上隅角打设隔离挡墙，阻止采空区瓦斯涌出，形成采空区负压抽放。

3 治理效果

在采取上述措施进行瓦斯治理后，瓦斯涌出减少，以2095工作面为例，治理前后的瓦斯涌出量曲线如图1所示。

对比图1可以看出，在采取相应措施进行瓦斯治理后，风排瓦斯量较为均衡，无异常的瓦斯涌出峰值。工作面顶板注水预裂来压更加频繁，强度减小，巷道老顶的垮落分段进行。据统计分析，有两个显著的特点，一是顶板垮落均匀，垮落步距减小；二是工作面初采期间的瓦斯涌出量与未采取顶板注水前瓦斯涌出量减少2/5，这也表明通过钻孔注水的方式，的确能够加大煤层瓦斯的释放[1]。本煤层瓦斯治理主要降低回采巷道瓦斯及回采时落煤瓦斯含量，有效减少工作面回采落煤时煤层瓦斯涌出量；回风巷高位钻场走向钻孔和运输巷高位倾斜钻孔抽放，解决了上覆未开采C5煤层采动卸压瓦斯和采空区的积聚瓦斯；采空区埋管抽放，抽取上覆C5煤层冒落带涌向采空区瓦斯同时，也抽取下覆C15煤层通过C9煤层底板向采空区涌出瓦斯，综合几种抽放技术，将瓦斯浓度降至安全浓度以下，有效控制回采时瓦斯超限。

4 结语

总而言之，治理工作面初采、回采期间瓦斯的方法很多，均要根据工作面、采空区实际情况，针对性的采取适合的治理方法，首先对瓦斯的来源以及瓦斯超限的原因进行分析，采取可行的措施和方法，做好瓦斯治理工作，对综采工作面在初采、回采期间存在的瓦斯超限问题进行解决，以切实保证煤矿生产过程的安全，促进生产效率的提高。

图1 2095工作面治理前后瓦斯涌出量变化曲线（上图为治理前，下图为治理后）