井下综采面高抽巷瓦斯治理分析

任凯鹏

摘要：我国井工矿井采深每年以10～20m的速度向深部延伸。随着井工煤矿采深增加，煤层原始瓦斯含量逐步增高，造成工作面绝对瓦斯涌出量增高;另因工作面多采用U型通风，对瓦斯治理多采用风排瓦斯治理方案，导致回风隅角易存在瓦斯聚积。此外，矿井采空区顶板管理现阶段多采用直接垮落法，上覆岩层从上到下依次为弯曲下沉带、裂隙带以及垮落带，在裂隙带内发育有纵横交错的裂隙，裂隙内存在瓦斯聚积，在工作面顶板来压期间，易造成大量瓦斯涌出，给工作面安全生产带来威胁。因此，综采工作面瓦斯抽采为例，对采空区顶板裂隙带及工作面回风隅角瓦斯进行抽采设计，通过针对性抽采措施实现瓦斯有效治理，保障工作面安全生产。

关键词：煤矿开采;瓦斯;矿井通风;高抽巷

引言

根据《煤矿安全规程》第153条规定，“采掘工作面的进风和回风不得经过采空区或冒顶区。”然而矿井大采高综采工作面多采用“三进两回”“三进一回”“四进两回”“两进一回”等偏Y型多巷通风系统，工作面风流一部分经采空区流入尾巷横川，将大量采空区瓦斯带出，使工作面区域风排瓦斯涌出量显著增加，配风量增大，存在采空區通风隐患。与此同时尾巷横川内瓦斯体积分数普遍较高，且不易控制，综采工作面作业存在瓦斯安全隐患。因此，在回采工作面U型通风条件下，工作面上隅角瓦斯非常容易超限，如何在U型通风系统下有效防止上隅角瓦斯超限变得尤为重要。

1瓦斯涌出特征分析

工作面在初采期间推进速度相对较慢、煤炭产量较低，随着生产的持续开展，采面推进速度以及煤炭产量呈增加趋势。特别是采面基本顶初次垮落期间（即采面初次来压期间），工作面回风巷内瓦斯程度有所提升，因此在煤炭开采时应强化对来压期间瓦斯治理。

2高抽巷瓦斯治理的原理

在煤层开采后会形成采空区，采空区上方岩层在重力作用下会发生变形。岩层的变形随着距离采空区高度的不同而不同。距离采空区越近，变形越大，岩层破损得越剧烈。距离采空区越远，岩层发生的变形越小，岩层完整性越高。这使得在采空区上方形成不同的变形区，通常可分为垮落带、裂隙带及弯曲下沉带。垮落带内岩层非常破碎，裂隙带内岩层裂隙大量发育，而弯曲下沉带内岩层的完整性非常好，只发生轻微变形。垮落区瓦斯气体通过层层压迫，不断上升至裂隙区和离层区，很容易造成局部位置瓦斯气体过剩。为此，可在岩层裂隙带上布置1条瓦斯抽采巷，由于这条巷道位于煤层顶板的上方，又称高抽巷，如图2所示。若在高抽巷内施加一定的负压，则采空区内的瓦斯会顺着岩层裂隙流入高抽巷。由于高抽巷位于裂隙带内，受工作面回采影响较小，可保证持续地抽采采空区中的瓦斯。对采空区内瓦斯进行抽采，可有效避免采空区内及煤层破裂时的瓦斯涌入巷道，极大地减轻了工作面的通风压力。一些现场研究和理论研究表明，采用高抽巷后，工作面内瓦斯浓度得到有效控制，基本上杜绝了工作面上隅角处瓦斯超限的问题。值得注意是，采用高抽巷控制采空区瓦斯，不仅可以预防采空区内煤层自燃，还有助于降低采空区密闭的工程量。

3井下综采面高抽巷瓦斯治理策略

3.1实行先抽后采，重视技术管理

实行“先抽后采”，有助于实现“从被动治理到主动预防”的转变，在开采工作中，要坚持安全第一、预防为主的方针，对于采煤工作面的瓦斯综合治理，则需要坚持“先抽后采、以风定产、动态监控”的原则。在开采工作中，对瓦斯应抽尽抽，多措并举，树立“保护生命、保护资源”的先进理念，以技术为依托，实现采煤采气一体化。将地面抽放和井下抽放结合起来，同时建立完善的抽放奖励机制体系。在技术管理和应用方面，现在我国已经有很多新技术不断投入使用，例如松软突出煤层长钻孔打钻技术、工作面前方构造探测技术等，从而实现瓦斯综合治理技术的进步。

3.2布置高抽巷的关键

依据高抽巷瓦斯治理原理，高抽巷应布置在顶板裂隙区的中间位置，在这一区域，瓦斯气体比较容易汇集，并且岩石还没有遭到较大的破坏，对于高抽巷发挥抽采作用极佳。高抽巷虽然对瓦斯治理有着较好的效果，但是选择合适的参数也十分关键。高抽巷理想的岩层层位是位于采空区上方的裂隙带中。若高抽巷位于垮落带，则巷道很容易被破坏，难以发挥有效的瓦斯抽采作用。若高抽巷位于弯曲下沉带，虽然能保证巷道的完整形态，但是没有瓦斯流动的通道，则很难对瓦斯进行有效抽采。因此，高抽巷层位的选择十分关键，即确定巷道与顶板的距离。

3.3对抽放系统进行改良

一般情况下，在煤层抽放过程中，其钻孔深度不会超过60m，而两侧巷道抽放的范围则达到110m，其中采煤工作面中间还预留150m，这些都是导致采煤工作面瓦斯事故的安全隐患，这就需要及时消除抽放空白带。对此，可以对现有的抽放系统进行改造，采用采面浅孔动压抽放，其不仅可以预防潜在的突发事故，同时更可以很好地进行瓦斯综采治理。其中的浅孔动压抽放应当在采动压力区来进行，将其中的瓦斯抽放出来。在采动过程中形成的压力可以让煤壁形成裂隙，进而让瓦斯从裂隙当中释放出来。另一方面，空白带也是瓦斯流动的主要通道路径，从某种程度来看，该区域如果具有较好的空气流动条件，就会抽出更大量的瓦斯，从而解决煤层透气性不足的问题。

结束语

随着经济发展，煤炭开发成为发展趋势，为保证安全生产，势必要改进通风系统，将隐患在源头消灭，为工作人员的人身财产安全负责到底。煤矿的安全生产离不开专业的工程、专业的设计、专业的施工，真正做到从实际出发，不放过一丝隐患，才能保障生产安全，保障国家财产安全。良好的工作进程依附于合理的创新管理方法，做好人才培养、实行高效快捷的管理模式、不断精益求精的管理理念，是社会发展的原动力。

参考文献：

[1]邓庆鹏，张鑫，王国清.综采工作面瓦斯综合治理[J].内蒙古煤炭经济，2019（22）：112-113.

[2]赫崇国.典型高瓦斯矿井综采工作面瓦斯抽放技术应用及效果分析[J].石化技术，2019，26（11）：88+114.

[3]王园园.大采高综采工作面上隅角瓦斯治理研究[J].山东煤炭科技，2019（11）：110-112+115.