李雅庄煤矿2-607 综采工作面上隅角瓦斯治理技术

贾 松

（山西焦煤霍州煤电李雅庄煤矿有限责任公司，山西 临汾031400）

0 引 言

U 型通风工作面回采面时回风上隅角位置容易出现瓦斯集聚，一般采用高位抽采钻孔、埋管（插管）、大孔径钻孔等方式治理[1～3]。当回采煤层有自燃发火倾向时采空区埋管抽采时会在采空区内形成低压区，造成采面部分风流向采空区内流动，增加遗煤自燃危险[4～5]。根据采面煤层赋存、瓦斯技术水平等情况，科学合理制定上隅角瓦斯治理方案可有效避免上述问题[6～7]。文中就以李雅庄矿2-607 综采工作面上隅角瓦斯治理为工程背景，对治理方案进行分析探讨。矿井采取的防治措施不会增加采空区遗煤自燃风险。

1 工程概况

2-607 综采工作面位于六采区中部右翼，为西南-东北走向2-607 工作面一切长度为220m，二切长度为132m，2-6071 巷为进风巷、长1 553m，2-6072巷为回风巷、长1 585m。采面开采的2#煤层厚度3.3m、倾角8°，煤层具有自燃发火危险性。顶底板岩性以泥岩、细砂岩为主。2#煤层瓦斯赋存参数见表1。根据邻近的回采工作面瓦斯涌出情况，预测2-6071工作面瓦斯绝对涌出量约为46m3/min。

表1 2#煤层瓦斯赋存参数

2 上隅角瓦斯治理技术

2.1 本煤层瓦斯抽采

2-607 工作面本煤层钻孔在进风巷施工，单排布置，开孔距底板1.5～1.7m，深度210m，直径Φ113mm。钻孔间距分2 个区段，即停采线至采面中段钻孔间距为5.4m、采面中段至切眼钻孔间距3.6m。巷道设计钻孔总计397 个。具体钻孔本煤层瓦斯抽采钻孔布置参数见表2。

表2 本煤层钻孔布置参数表

2.2 高位瓦斯抽采

高位瓦斯抽采钻孔布置形式分为两种：一种是在2-6072 内掘进钻场，在钻场内施工高位瓦斯抽采钻孔；一种是在2-6072 巷煤壁上直接施工高位瓦斯抽采钻孔。

2.2.1 钻场高位瓦斯抽采

在2-6072 巷内每隔50m 布置一个裂隙带钻场（高2.5m、深3.6m），布置上、下2 排钻孔（每排4个）、距煤层底板分别为1.5、1.7m，开孔间距0.8m。钻孔布置成扇形，孔深120m、孔径113mm，终孔距煤层顶板25～43m，内错2-6072 巷20～39m。钻孔布置见图1、参数见表3。

图1 钻场钻孔布置示意图

表3 钻场钻孔参数

2.2.2 煤壁高位瓦斯抽采

巷道裂隙带钻孔设计在2-6072 巷内，50m 施工1 组，每组10 个钻孔（上下2 排，每排5 个钻孔）、钻孔开孔间距0.5m，钻孔深度120m，钻孔距离煤层顶板15～40m，伸入工作面距离31～74m。

图2 巷帮钻孔布置示意图

表4 巷帮钻孔参数

2.3 上隅角埋管

2.3.1 采空区自燃三带确定

采面开采的2#煤层具有自燃发火倾向性，采空区埋管抽放时应满足下述要求： ①尽量降低上隅角位置瓦斯浓度，确保上隅角不出现瓦斯超限事故；②抽放时应尽量减少采空区漏风量，以免出现采空区内遗煤自燃。埋管时在确保上隅角瓦斯不超前前提下应尽量降低采空区漏风量。根据矿井以往上隅角埋管抽采经验，埋管进入到采空区越深，瓦斯抽采浓度越高、抽采量越大，但是对降低上隅角瓦斯浓度效果却不显著，埋管进入到采空区5～35m 距离时均可有效降低上隅角瓦斯浓度，埋管深度超过35m 后虽然瓦斯抽采量显著提升，但对降低上隅角瓦斯浓度作用不明显。

在采面开采初期即采用束管监测系统对采空区内气体成分进行测定，从而考察采空区自燃三带分布情况。根据气体成分测定成果，并结合表5，确定2-607 工作面采空区散热带、氧化自燃带、窒息带范围分别为0～28 m、28～71m、71m 以外，将采空区埋管抽采范围应在28m 以内有效避免由于采空区埋管抽采造成遗煤自燃问题。为此，将埋管深度确定为采空区内5～25m。

表5 划定标准

2.3.2 埋管布置

在埋管抽采初期，采用单管布置形式，受施工限制，不能确保埋管位置一直处于采面后方5～25m范围。经过多方考察以及现场试验，选用错位埋管方式：采用前后开口错位20m 距离的双管抽采上隅角瓦斯，每隔10m 布置1 个三通。现场抽采时先通过第1 趟管路抽采上隅角瓦斯，待管路埋入到采空区内25m 时，停止第1 趟管路抽采，开始利用第2趟管理抽采（管路进入到采面后方5m 位置），此后往返接替，确保抽采口始终在采面后方5～25m 位置。采面周期来压步距在25m 左右，当现场条件满足时可将停止抽采的管路抽出，实现抽采管路循环利用，降低材料消耗量。从具体抽采管路错位埋管布置见图3。

图3 抽采管路错位埋管示意图

3 瓦斯治理效果

2-607 综采工作面采用上隅角瓦斯治理技术后，采面回风上隅角瓦斯浓度控制到0.45%以内，在回采期间未出现超限事故，具体2020 年9 月上隅角瓦斯浓度监测结果见图4。

图4 上隅角瓦斯浓度监测结果

采面采用双管错位铺设方式对上隅角瓦斯进行埋管抽采，可确保抽采口始终处于采面后方5～25m 范围，在采面回采期间回风巷以及瓦斯抽采管理中安装有CO 监测装置监测CO 浓度，在回采期间始终未监测到CO。表明，采区的抽采方案不会造成采空区内遗落自燃。

4 总 结

1）上隅角瓦斯治理集聚是李雅庄矿2-607 综采工作面回采时面临的主要安全威胁，为了实现采面安全生产，采用本煤层瓦斯抽采方式降低采面瓦斯涌出、通过高位瓦斯抽采空区降低采空区瓦斯涌出，采用采空区埋管方式解决上隅角瓦斯集聚问题。

2）现场上实测确定2-607 工作面采空区散热带、氧化自燃带、窒息带范围分别为0～28m、28～71m、71m 以外。将将埋管深度控制在采面后方5～25m 范围内，不会增加采空区遗煤自燃发火危险性。并通过错位埋管方式可始终确保抽采管路位于采面后方5～25m 范围内。

3）现场应用后，上隅角瓦斯浓度始终在0.45%以内，采空区埋管不会增加采空区遗煤自燃发火危险。