综采面上隅角瓦斯治理技术研究

郭荣辉

摘要：根据1301瓦斯地质情况，对上隅角瓦斯来源进行分析，根据1301回采工作面上隅角瓦斯来源，采用有针对性的上隅角瓦斯治理措施，取得了良好的效果，上隅角瓦斯浓度始终保持在0.5%以下，解决了上隅角瓦斯超限难题，为矿井的安全高效生产创造了良好条件。

关键词：回采工作面;上隅角;瓦斯治理

1 概述

山西某矿为年产240万t的大型现代化矿井，矿井相对瓦斯涌出量为36.43m3/t，绝对瓦斯涌出49.36m3/min。矿井开采分3个采区，现阶段在2采区以及3采区分别布置一个综采工作面。2采区的埋深约为360m，3采区埋深约为510m，由于3采区埋深较深，瓦斯涌出较2采区明显增加。3采区正在回采的工作面为1301综采工作面，开采3号煤层，煤层的平均厚度在3.8m，回采过程中绝对瓦斯涌出量在20m3/min，时常出现由于上隅角瓦斯超限引起工作面断电情况，给矿井的安全生产带来隐患，同时也制约回采工作的高效开展。因此，分析回采面上隅角瓦斯来源，并采取有针对性的上隅角瓦斯治理措施对保证矿井3采区回采工作面安全高效生产具有重要意义。

2 上隅角瓦斯来源分析

对1301回采工作面上隅角瓦斯数据测量分析，并结合回采面瓦斯地质情况，回采面的瓦斯涌出除了开采的3号煤层落煤瓦斯以外还有以下几个瓦斯涌出作用因素[1-3]。

2.1 回采面U型通风

1301回采工作面采用传统的U型通风方式，当风流经过回采面时难以避免的会有部分风流漏入到采空区，同时由于进风顺槽、回风顺槽压差影响，漏入到采空区内的风流会携带大量的采空区瓦斯从上隅角位置向回风顺槽涌出，加之上隅角风流速度较低，从而引起上隅角瓦斯出现一定程度的集中。

2.2 煤层顶、底板岩性

3号煤层的顶、底板岩层岩性均为砂岩，岩性较稳定，质地较为坚硬，回采过程中的周期来压步距较大，经常发生采后顶板不垮落情况，并在上隅角位置形成瓦斯库，当顶板垮落时，在垮落作用下，上隅角处瓦斯大量涌出，造成上隅角瓦斯超限。

2.3 紧邻层影响

在3号煤层上部10m位置有2号煤层，煤层厚度在0.6m，为不可采煤层，取样测定后2号煤层内瓦斯含量达到12.3m3/t。3号煤层开采之后，2號煤层大量卸压瓦斯涌出到回采面开采空间，进一步造成上隅角瓦斯浓度增加。

3 上隅角瓦斯治理技术

3.1 回采面合理分配风量

回采面瓦斯的主要涌出来源是采空区瓦斯涌出，在一定程度上增加回采工作面风量可以减少回采面的瓦斯浓度，但是同时也增加了回采面风流的泄漏量，造成更多的采空区瓦斯涌出，因此需要根据现场实际情况调节回采面的供风情况。通过不断的测量供风与上隅角瓦斯浓度之间的关系，最终确定回采面供风量在900～1000m3/min时，既可以满足回采面供风需要上隅角瓦斯浓度也较底。

3.2 施工隔离墙

根据回采面进、回风顺槽风流特征，在进风以及回风位置施工隔离墙，可以向采空区的漏风量，传统的隔离墙施工是采用编织袋装煤进行，存在施工的隔离墙与煤层顶板接触不严情况[4-5]。因此，在隔离墙与顶板接触部位采用黄泥进行封堵。

3.3 瓦斯抽采

根据瓦斯涌出来源采用瓦斯抽采堵截方式，减少回采面的瓦斯涌出。根据1308回采面的瓦斯涌出来源分析可以知道，回采面的瓦斯来源主要有临近的2号煤层瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出以及开采的3号煤层落煤涌出，其中采空区瓦斯涌出占据约为45%。因此，采用高、低负压两种瓦斯抽采方案对回采面瓦斯进行治理。

3.3.1 采空区埋管

在1301回采工作面的回风顺槽布置一趟直径为450mm的低负压瓦斯抽采管路，并在回采面煤壁前方10m位置分出一直径为200mm抽采管路，两趟管理间的间距控制在10m。450mm抽采管路深入到采空区内20m左右，200mm管路深入到采空区10m左右。随着回采工作面的不断推进在随着回采工作的不断开展，每推进10m，拆除一趟管理，保证另外一管路在深入到采空区20m，依次循环布置。具体采空区埋管如图1所示。

3.3.2 高位抽采钻孔

在1301回风顺槽内没隔40m布置一个高位瓦斯钻孔抽采钻场，在钻场内布置12个高位瓦斯抽采钻孔，布置的钻孔直径为113mm，钻孔的终孔位置内错回风顺槽5～40，在竖向方向上分两排进行布置，终孔位置距离煤层顶板分别为12m、14m。高位瓦斯抽采钻孔重叠间距为40m。布置的高位瓦斯抽采钻孔超过2号煤层顶板，为了避免钻孔穿过煤层时出现塌孔，进而堵筛钻孔情（下转第105页）（上接第103页）况，可以在钻孔穿过2号煤层时布置套管，并在套管上增加花眼，高位钻孔提前回采工作面50m施工，不仅可以做到堵截临近层瓦斯，而且还可以抽采顶板裂隙瓦斯，具体的高位抽采钻孔布置如图2所示。

3.3.3 设置风障

在进风顺槽下隅角位置隔离墙的外侧处额外的增加一道风障，以便减少向采空区内的漏风量。当上隅角瓦斯浓度出现增高趋势时，在上隅角位置设置临时风障，改变上隅角处风流流向，增加向上隅角的供风量，稀释上隅角瓦斯。

3.3.4 安设瓦斯稀释器

在回风顺槽安装一台风动的瓦斯稀释器，设备工作过程中不带电进行，不会产生火花，将瓦斯稀释器接入到压风以及压水之后，水、风以喷雾形式作用于上隅角，不仅可以增加上隅角的新鲜风流供应量，而且提升了上隅角风流速度，防止出现瓦斯聚集。

4 总结

根据1301回采工作面上隅角瓦斯来源，并根据现场地质条件，提出采用合理配风、施工隔离墙、布置低压瓦斯抽采管理及高位瓦斯抽采钻孔、设置风障及安设瓦斯稀释器等综合措施，有效的降低了上隅角瓦斯浓度，可以实现回采面的安全高效生产。

参考文献：

[1]王焕斌.综采工作面上隅角瓦斯治理技术研究[J].机电工程技术，2017，46（08）：233-234.

[2]高俊德.综采工作面上隅角瓦斯综合治理技术[A].陕西省煤炭学会.煤矿绿色高效开采技术研究—陕西省煤炭学会学术年会论文集（2016）[C].陕西省煤炭学会：陕西省煤炭学会，2016.

[3]杨真，张世明.综采工作面上隅角瓦斯治理技术实践[J].煤炭科学技术，2015，43（S1）：86-88+119.

[4]尚宝宝，冀帅.综采工作面上隅角瓦斯综合治理技术[J].水力采煤与管道运输，2011（03）：9-10.

[5]江山，李旭泽.采面上隅角煤体空隙充填瓦斯治理技术[J].中州煤炭，2011（06）：98-99.