11426工作面瓦斯综合治理效果分析

何文龙

（安徽煤矿安全监察局安全技术中心，安徽 合肥 230088）

煤矿安全生产经常受矿井瓦斯的威胁。近年来，随着矿井向深部延伸，以及大采高、长走向回采工作面的布置，给瓦斯治理工作造成了严重影响。本文通过谢桥煤矿11426 采煤工作面瓦斯综合治理实践及效果的分析，为类似条件矿井选择合理有效的采煤工作面瓦斯治理方法提供借鉴。

1 试验区11426采煤工作面地质概况

谢桥煤矿11426 采煤工作面位于矿井东翼B组6 煤采区的西翼四阶段。该工作面可采走向长度为1450m，倾斜长度为238m，煤厚平均为1.8m，采高2.3m。其回风巷煤层底板标高为-637.5~-606.9m，进风巷煤层底板标高为-694.8~ -667.6m。工作面煤层直接顶为灰黑色泥岩，老顶为灰白～深灰色砂质泥岩；直接底为灰～灰黑色泥岩，老底为灰色砂质泥岩，水平层理，局部为砂泥岩互层。工作面与上覆8 煤采空区垂距为24.0~33.0m。上覆8 煤层F10 断层以西的12418 工作面已回采完毕，F10 断层以东700m 范围的煤层尚未回采。工作面距离下面的4 煤垂距为21.0~34.0m。该工作面采用长壁后退式综合机械化采煤法。

2 试验方案

2.1 煤层底板穿层钻孔抽采

在该工作面下部4 煤底板布置瓦斯抽采巷道，其距工作面垂距为40.4~76.9m。由该瓦斯抽采巷道向4 煤施工穿层瓦斯抽采钻孔。图1 为煤层底板穿层抽采钻孔瓦斯抽采情况。该图显示，在工作面推进0~50m 期间，抽采瓦斯纯量不大，穿层钻孔抽采瓦斯的效果并未明显体现。主要是由于被保护层(4 煤)透气性较低(第1 组穿层钻孔终孔位置距离11426 工作面开切眼70m)。随着工作面的不断向前推进，被保护层(4 煤)受上部工作面的采动影响，煤层透气性增加，瓦斯抽采纯量呈上升趋势，达到5.0m3/min。工作面推过50m 后，在回采50~200m的影响范围内，由于保护层开采的卸压作用，瓦斯抽采纯量上升幅度较大。当工作面向前推进171m时，此时抽采出的瓦斯纯量为14.64m3/min，达到最大值。当工作面继续向前推进250m 左右时，瓦斯抽采纯量逐渐衰减。至此，抽采出的瓦斯纯量保持在5.0m3/min 左右，此阶段处于较为稳定的状态。这段时间瓦斯抽采纯量降低，主要是因为工作面回采不正常，其间停产导致的。随着工作面继续向前推进350m 后，抽采瓦斯的纯量有所上升，达6.47m3/min。当工作面回采至1100m 时，抽采的瓦斯纯量上升到10m3/min 以上。从工作面回采开始至回采结束，底板穿层钻孔抽采的瓦斯纯量平均为6.31m3/min，累计477.38 万m3。

图1 B4 煤层底板穿层钻孔瓦斯抽采情况

由此可见，利用煤层底板的穿层钻孔对煤层瓦斯进行抽采，效果较明显，所抽采出的瓦斯量占该工作面总的瓦斯涌出量的30.8%，是该工作面总瓦斯抽采量的43.9%。该抽采瓦斯的方式，有效减少了11426 工作面的瓦斯来源，有力地保障了其安全高效回采。

2.2 煤层上向穿层钻孔抽采

11426 工作面后段700m 所对应的上覆8 煤层尚未进行回采。为了减少采8 煤瓦斯对11426 工作面的影响，当此工作面回采至630m 时，由工作面风巷对上覆8 煤施工穿层钻孔进行抽采。瓦斯抽采情况如图2 所示。

从图2 中可看出，开始抽采瓦斯纯量较大，但瞬间抽采瓦斯纯量下降，煤层上向施工的穿层钻孔抽采瓦斯效果未明显体现出。这是由于被保护层(8煤)透气性较低，保护层卸压效果不明显，穿层钻孔抽采未发挥作用。被保护层(8 煤)受到工作面向前推进采动的影响，煤层透气性增加，上向穿层钻孔瓦斯抽采纯量逐渐上升，一段范围内抽采瓦斯的纯量稳定在2.2m3/min。随着工作面再向前推过200m 后，由于保护层开采的卸压作用，被保护层的瓦斯涌出量加快，瓦斯抽采纯量上升较快。当工作面回采至1175m 处时，上向钻孔抽采瓦斯纯量达到最大，为14.97m3/min。11426工作面整个回采期间，累计抽采315d，上向穿层钻孔瓦斯抽采纯量平均为4.70m3/min，总共抽采瓦斯213.1 万m3。8 煤上向穿层钻孔抽采瓦斯效果较好，是11426 工作面瓦斯涌出总量的23.0%，占其抽采瓦斯总量的19.6%，8煤瓦斯预抽率达82.6%，为11426 工作面的回采和上覆的8 煤后期安全高效回采奠定了一定的基础。

图2 8 煤层穿层钻孔瓦斯抽采情况

2.3 顺层瓦斯抽采钻孔抽采

从11426 工作面的进、回风巷顺层每隔25m向6 煤煤体施工顺层瓦斯抽采钻孔。图3 是6 煤顺层孔瓦斯抽采情况。在11426 工作面回采初期的0~50m 时，由于顺层瓦斯抽采钻孔抽采时间短，抽采出的瓦斯纯量相对较大，最大抽采瓦斯纯量为1.44m3/min。当工作面不断推进，顺层瓦斯钻孔抽采瓦斯的能力也不断衰减，瓦斯抽采纯量较小，平均为0.25m3/min。当工作面回采至750m 后，顺层瓦斯钻孔抽采瓦斯的效果已变得很差。在该采煤工作面整个回采期间，顺层瓦斯钻孔累计抽采瓦斯的纯量为16.6 万m3。

2.4 采空区尾巷埋管抽采

11426 工作面的通风方式为Y 型，这种通风方式使得工作面采空区内瓦斯流场分布得到改变。在11426 工作面回风巷，向工作面采空区尾巷内布置1 趟D300mm 抽采管，用于对采空区内处于能位最低处的瓦斯进行抽采。如图4 所示，起初阶段，抽采的瓦斯纯量较低。工作面不断地向前推进，尾巷埋管抽采出的瓦斯纯量不断增大，瓦斯抽采效果呈现出相对较好的状态。后因采煤工作面经历一段时间的停采，埋管抽采出的瓦斯纯量下降。随着采煤工作面恢复生产，埋管抽采瓦斯纯量又开始回升。工作面推进至800m 后，抽采出的瓦斯纯量上升幅度较大，抽采效果明显，稳定在6m3/min 左右，平均达6.67m3/min。其主要原因是，工作面上覆的煤层得到充分卸压，大量的瓦斯涌入到该工作面的采空区。工作面推进至约1200m 时，埋管抽采出的瓦斯纯量一度达到10.43m3/min。该工作面从回采开始到回采结束的整个回采期间内，尾巷埋管瓦斯抽采总量累计185.7 万m3，占该工作面总抽采量的17.1%。

2.5 底抽巷回风立眼封闭抽采

在11426 采煤工作面推进至750m 时，把靠采空区侧用于回风的立眼进行封闭，并连接上抽采管路进行抽采，抽采情况如图5 所示。

图3 11426 工作面上下顺槽顺层钻孔瓦斯抽采情况

图4 采空区埋管总体抽采情况

图5 显示，随着采煤工作面不断地向前推进，采用对回风立眼封闭进行瓦斯抽采，抽采出瓦斯的纯量呈上升趋势，呈现出了较好的抽采效果。后因工作面停采一段时间，瓦斯抽采纯量有所下降。随着工作面的再次正常回采，回风立眼封闭抽采的瓦斯纯量又开始逐渐上升。工作面推进至1100m 时，抽采的瓦斯纯量处于上升幅度较大时刻，抽采效果突出，瓦斯纯量基本稳定在10m3/min 左右。当采煤工作面继续向前推进至约为1200m 时，抽采瓦斯纯量达到最大14.72m3/min。直至该采煤工作面回采结束时，回风立眼封闭瓦斯抽采的纯量逐渐下降。该工作面整个回采期间，利用回风立眼封闭进行抽采的瓦斯纯量平均达到4.95m3/min，所抽采出的瓦斯总量累计为195.32 万m3，占该采煤工作面总抽采量的18.0%。

图5 回风立眼总瓦斯体抽采情况

3 瓦斯综合治理效果分析

该采煤工作面整个回采期间，最高瓦斯涌出量达到47.67 m3/min，平均为20.46m3/min，瓦斯抽采量平均为14.39m3/min，最大达41.63m3/min。其中，通过采空区尾巷埋管抽采出的瓦斯纯量平均为2.71m3/min，为该工作面瓦斯涌出总量的18.5%；顺层钻孔平均抽采瓦斯纯量为0.25m3/min，为该工作面瓦斯抽采总量的1.5%；4 煤层底板穿层钻孔瓦斯抽采纯量平均为6.31m3/min，为该工作面瓦斯抽采总量的43.9%；8 煤上向穿层钻孔抽采纯量平均为4.7m3/min，最大达14.97m3/min，为该工作面瓦斯抽采总量的19.6%；回风立眼封闭抽采瓦斯纯量平均为4.95m3/min，为该工作面瓦斯抽采总量的18.0%。该工作面平均瓦斯抽采率为66.2%，最高达95.05%。该工作面最高日产煤量达11741t，平均日产量为4929t。整个回采期间，该工作面累计瓦斯抽采总量约为1087.71 万m3，平均吨煤瓦斯抽采量为4.91m3/t。工作面生产过程中，其回风流瓦斯浓度得到有效控制，低于0.5%，平均为0.22%。

4 结论

在对11426 工作面进行回采期间，采取了煤层底板穿层钻孔抽采、煤层上向穿层钻孔抽采、顺层钻孔抽采、采空区尾巷埋管抽采、回风立眼封闭抽采，以及与Y 型通风方式相结合的综合瓦斯治理措施，使其在回采期间的瓦斯得到了有效治理，工作面的安全生产得到了保障，并为后期被保护层的回采创造了有利的条件。同时，抽采出的高浓度瓦斯也可以被作为一种可贵的资源加以利用，从而达到了煤与瓦斯共同开采的目的。此次尝试，为类似条件下工作面的安全高效开采提供了可以借鉴的瓦斯综合治理方法。