保群煤矿回采工作面上隅角瓦斯治理技术

隆盛琛

（吉利百矿集团有限公司，广西 百色 533000）

1 矿井概况

广西保群矿业有限公司保群煤矿，位于广西田东县思林镇，核定生产能力为90 万t，矿井为高瓦斯矿井。矿井开采的煤层为Ⅱ1 和Ⅲ1 两煤层，煤层厚度均分别为1.8～3.2m，采高2.5m，煤层倾角12°~25°，开采深度为-193~-205m，工作面采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法控制顶板的综采工作面；U 型通风方式，周期来压步距为5～10m。保群煤矿因顶、底板岩层含有油气，致使回采工作面在回采过程中上隅角瓦斯涌出量偏高，极易造成瓦斯超限。为了有效治理瓦斯，实现安全生产，分析了综采工作面上隅角瓦斯超限原因，弄清了上隅角瓦斯涌出的主要因素，并提出了行之有效的治理方法，取得良好的效果。

2 影响综采工作面上隅角瓦斯涌出量的主要因素及规律

影响综采工作面上隅角瓦斯涌出量的主要有瓦斯地质条件、顶板控制、作业工序、风量情况、通风方式等因素。

2.1 瓦斯地质条件

百色煤田右江矿区含有油砂岩和煤层天然气。正常情况下，瓦斯对本井田的开采威胁不大。但与井田相邻的那读矿区，钻孔施工中曾发生天然气喷出，其中16903 孔在孔深88m（Ⅲ煤之下7m）有天然气喷出，至130m 左右变大，喷出两天后用气压表测定有3~6 个大气压，以后逐渐减小；16704 孔在孔深109m（Ⅲ煤之上20m）冒气，两天后消失。这两个孔所处的构造部位属小背斜轴部附近，那读组二段上部的砂岩为储集层，那读组三段的泥岩为良好的盖层，具天然气局部聚集的条件。该井田断层较发育，受断层影响，可能会有局部的小构造利于瓦斯富集。工作面布置在断层边缘，断层裂隙带瓦斯集中释放，对安全生产带来极为不利的影响。

2.2 顶板控制

采用自然跨落法控制顶板，采空区瓦斯相对涌出较大。在开采初期，顶板初次来压，顶板大面积冒落，高浓度瓦斯从回风上隅角突然涌出，极易造成回风流瓦斯浓度超限。受顶板周期来压的影响，顶板跨落不充满老塘时，采空区内积存有大量的瓦斯涌出，回风流瓦斯浓度会升高，来压稳定后迅速下降。保群煤矿综采工作面在试采初期，回风流瓦斯浓度在0.20%以下。工作面推采7m 出现初次来压后，回风流瓦斯明显增高，瓦斯涌出量达0.65%左右，随着推采进度加快，采空区面积越来越大，工作面回风隅角及回风巷风流中的瓦斯浓度会有明显增大，瓦斯浓度曾达到0.7%～0.9%。根据工作经验，每次工作面出现周期来压，上隅角、回风巷瓦斯很容易出现偏高现象，直接影响安全生产。

2.3 回采作业

综合机械化采煤对顶板及四周岩层破坏与卸压程度影响相对较少，采空区瓦斯涌出量变化不大；但采煤机割煤往回风巷，在距离回风巷20m 范围时，采煤机身挤占工作面空间，对风流阻力有一定的影响，会有风流漏往采空区，造成上隅角瓦斯涌出增加；移架放顶作业，对顶板及四周岩层有一定程度的破坏，特别是靠近回风隅角顶板的冒落，造成工作面瓦斯大量涌出；出煤和推溜作业，顶板及四周岩层基本不受影响，瓦斯涌出量较均匀，瓦斯涌出量最低。

2.4 风量情况

一般条件下，回采工作面的风量增大时，开始因负压的增加，采空区的漏风量会随着增加，大量瓦斯从采空区涌向工作面上隅角，工作面及其回风流的瓦斯浓度快速上升；当上隅角、工作面及其回风流的瓦斯浓度上升到一定值后，又缓慢下降，在通过一定时间后，瓦斯浓度又降到原来数值内。当工作面的风量变小时，瓦斯涌出情况则恰恰相反。风量在900~1000m3/min 时，1201、1202、1301、1200 综采工作面瓦斯涌出异常，工作面及回风隅角瓦斯经常超限；当风量增加到1200m3/min，增加了漏入采空区的风量，上隅角瓦斯涌出也相应增大，常造成瓦斯经常超限而被迫停产，所以从根本上未能消除上隅角瓦斯的现象。

2.5 通风方式

回采工作面采用U 型通风系统，其特点为系统简单、风流稳定，采空区漏风量少及巷道施工量和维护维修量相对较少等，容易管理。但其缺点是工作面回风上隅角容易积聚，瓦斯的防控能力较低，增加了工作面瓦斯的管理难度。

2.6 设置挡风帘

在工作面距离回风巷10m 处，单独使用阻燃帆布风幛从煤壁斜挂到上隅角，把风流导往回风上隅角，冲散并稀释上隅角的瓦斯。该方法只对瓦斯涌出量在2~3m3/min 以下时起作用，对高瓦斯矿井工作面瓦斯治理的作用不大，1201、1202、1301、1200 综采工作面曾因瓦斯经常超限而被迫停产。

3 瓦斯治理技术及效果

通过分析回采工作面瓦斯涌出现象及规律，在探索回采工作面上隅角瓦斯治理的有效可靠方法上，采用抽放瓦斯技术，从根本上解决上隅角瓦斯涌出造成的瓦斯超限问题，取得显著效果。

瓦斯抽放技术：

在综合分析矿井回采工作面瓦斯的主要来源后，决定建立瓦斯抽放系统，通过“抽、堵、导、小、高位钻孔抽放”等方式治理回采工作面瓦斯，实现矿井瓦斯零超限治理目标，如图1 所示。

图1 工作面瓦斯抽放布置

（1）“抽”方式：在地面建立瓦斯抽放系统，通过抽放管路将回采工作面回风隅角挡墙内的瓦斯抽排到地面，减少了工作面的瓦斯含量。

（2）“堵”方式：对工作面回风隅角段的掩护式液压支架移动到位后，采用马丽散材料装成箱，从回风巷第一个掩护式液压支架尾部至大柱位置，再从回风巷第一个掩护式液压大柱位置至回风巷巷帮用马丽散箱斜砌连成一道挡墙，并用黄泥对挡墙缝隙进行涂抹，把瓦斯挡在墙内，减少瓦斯从挡墙缝隙渗出，增强墙内瓦斯抽放效果。砌挡墙不足处为移动掩护式液压支架尾部到斜墙位置时，必须重新砌筑挡墙，影响推采进度。

（3）“导”方式：确保通风系统稳定可靠，保证工作面通风系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定；按设置挡风帘方式，在工作面距离回风巷10m 处，用阻燃帆布风幛从煤壁斜挂到上隅角，把风流导往挡墙，冲散并稀释挡墙前的瓦斯，防止隅角挡墙前瓦斯积聚。

（4）“小”空间：控制进、回风隅角空间为最小状态，即及时回收进风巷、回风巷隅角顶板的锚杆托板和锚索，并剪断钢带和钢网，以确保进风巷、回风巷隅角端部的顶板及时安全落下，缩小进、回风隅角空间的作用，同时在工作面的进风隅角用阻燃帆布风幛设置风幛挡风，达到减少风量从进风巷漏入采空区，防止瓦斯大量积聚。

（5）“高位钻孔抽放”方式：在综采工作面回风巷距工作面40m 处设第一组钻孔，从顶板中间线处依次每隔0.4m 至工作面巷帮往工作面上方裂隙带与垮落带之间施工4 个钻孔，呈扇形布置，仰角钻进，终孔位置处于工作面回风隅角上方约7~12m，钻孔施工完成后连接负压抽放瓦斯管进行高位钻孔瓦斯抽放。随着工作面推进，钻孔与垮落的采空区沟通，提高抽放效果。第二组钻孔距第一组钻孔40m，余下各组钻孔依次按照同样距离、参数往外施工，如图2 所示。

图2 高位钻布置

矿井使用瓦斯抽放系统后，地面瓦斯抽放泵站实际抽放量稳定在80m3/min，回采工作面供风量保持在900m3/min，通过“抽、堵、导、小、高位钻孔抽放”等方式治理，1200、1300、1304、1306、1307 等回采工作面回风流的瓦斯浓度维持在0.4%~0.45%，回风隅角瓦斯浓度大约维持在0.5%，瓦斯得到有效治理，回采工效大大提升，矿井安全得到有效保障。

4 结论

认真分析影响工作面瓦斯涌出的主要因素，及时掌握工作面瓦斯涌出规律，采取相应有效的瓦斯治理措施，才会取得良好的治理效果，实现安全生产。保群煤矿综采工作面瓦斯治理的经验表明，采用瓦斯抽放系统，配合合理的风障导风和高位钻孔抽放等，从根本上解决上隅角瓦斯超限问题。