大采高综采工作面综合立体瓦斯治理技术研究与应用

荆茂龙

淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿（235000）

1 矿井概况

袁店一井煤矿位于安徽省淮北市濉溪县五沟镇境内， 主采煤层 32、72、81、82、10 煤均为突出煤层。2017年的检测报告显示，瓦斯绝对涌出量最大值为73.92 m3/min，相对瓦斯涌出量最大值为20.34 m3/t，确定了矿井为煤与瓦斯突出矿井。

2 工作面概况

1033工作面煤层厚度为1.93～6.75 m，平均4.4 m，属于赋存稳定厚煤层；煤层结构简单；煤层倾角为 4～9°，平均 6°。工作面面长为 162 m，推进长度为468 m，采高最大5.3 m，可采储量 45.14万t，开采标高为-650～-635 m。

1033工作面属突出危险区，该工作面开采10煤层，上覆 72、81、82煤层，与 10煤层间距为 86～103 m。在1033工作面实测最大瓦斯压力为2.3 MPa（-704.6 m）、实测最大瓦斯含量为7.984 3 m3/t（-659.3 m）；实测上邻近层7煤和8煤，结果表明最大瓦斯含量分别为7.18 m3/t和9.86 m3/t。

3 综合立体瓦斯治理措施

煤矿瓦斯灾害治理是一个综合治理的过程，需要多举措、多方法配合，方能保证治理效果[1]。结合现场实际分析了1033工作面情况，采用“综合立体式”瓦斯综合治理措施，不同来源的瓦斯治理方式各异，包括地面瓦斯井、上向拦截钻孔、高位钻孔和老塘埋管抽采等。

为保证工作面瓦斯治理效果，在工作面机巷顺层钻孔、底板穿层卸压钻孔实施抽采的基础上，采用了地面瓦斯井、上向拦截钻孔、高位钻孔和老塘埋管抽采4项措施。

3.1 地面瓦斯井抽采

设置4口地面瓦斯井。1#瓦斯井与里段切眼和风巷的距离均为50 m；后每隔120 m布置一口，距风巷均为50 m，工程量为2 720 m/4口。用于抽采上邻近层卸压瓦斯。

3.2 上向拦截钻孔抽采

在1033风巷高位钻场内施工上向穿层拦截钻孔，拦截钻孔按30 m×30 m网格状布置，覆盖整个工作面上部，孔径为113 mm，钻孔压茬为40 m，终孔至82煤底板下2 m，钻孔封孔深度封至冒落带5 m以上。

3.3 高位钻孔抽采

在1033风巷设计4个高位钻场，每个钻场设计施工8个高位钻孔，上、下两排布置，终孔点位于10煤顶板上 15～20 m（1#钻场为 10～15 m），钻孔压茬为30 m，用于抽采工作面采空区上隅角瓦斯。

3.4 老塘埋管抽采

煤岩体采动后，围岩应力会重新分布并衍生大量裂隙，形成采动裂隙“O”型圈。采动裂隙“O”型圈是卸压瓦斯的流动通道及存储空间[2]。据此，沿工作面风巷上帮向老塘敷设一趟200 mm瓦斯管路，管路每隔15 m加设站管，管端距底板1 m以上，用木垛进行保护。

4 工作面瓦斯综合治理效果分析

4.1 瓦斯抽采情况

回采过程中通过自动计量及人工测定获得工作面地面瓦斯井、上向拦截钻孔、高位钻孔及老塘埋管瓦斯抽采参数，如图1、表1所示。

表1 埋管瓦斯抽采参数

图1 地面井、拦截孔及工作面累计纯流量曲线图

根据上表可知，工作面回采期间累计抽采瓦斯总量为1 597.39万m3。最大瓦斯抽采纯流量达到100.42 m3/min。

工作面抽采的卸压瓦斯 （拦截孔及地面井）占抽采总量的85.21%，由此可知10煤层工作面上邻近层中组煤卸压瓦斯是工作面瓦斯治理的重点。

4.2 风排瓦斯情况

工作面回采期间未发生瓦斯涌出异常现象。工作面最大配风量为2 617 m3/min，回风流最大瓦斯浓度为0.46%，最大风排瓦斯量为11.59 m3/min。“综合立体式”瓦斯治理措施取得了良好的效果。

5 顶板周期来压规律预测瓦斯涌出量

顶板周期来压时采空区老顶垮落，增加的新裂隙使得上邻近层卸压瓦斯向下涌出，同时垮落岩石易挤出采空区积聚瓦斯涌入工作面。因此根据10煤层其它工作面顶板周期来压规律来预测1033工作面瓦斯异常涌出时间段。

工作面顶板初次来压为推进15 m后，工作面推进“半方”、“见方”时顶板活动剧烈，正常推进每隔40～55 m顶板活动一次，对应瓦斯涌出量增加。由于提前采取了提高抽采负压、强化上下隅角封堵等针对性措施，实现了工作面瓦斯零超限。

6 结论

1）根据1033工作面瓦斯治理难度大的特点，采用地面瓦斯井、上向拦截钻孔抽采上邻近层中组煤卸压瓦斯，采用高位钻孔、老塘埋管抽采采空区瓦斯，取得了良好的效果。

2）工作面回采期间最大瓦斯抽采纯流量达到100.42 m3/min，累计抽采瓦斯总量为1 597.39万m3，其中抽采中组煤卸压瓦斯占抽采总量的85.21%，可知10煤层工作面上邻近层中组煤卸压瓦斯是工作面瓦斯治理的重点。

3）根据10煤层其它工作面顶板周期来压规律来预测1033工作面瓦斯异常涌出时间段，提前采取提高抽采负压、强化上下隅角封堵等针对性措施，实现了工作面瓦斯零超限。

4）上述大采高综采工作面综合立体瓦斯治理技术应用范围广、可操作性强，具有较高的推广价值。