综采工作面采空区瓦斯综合治理技术应用

周志龙

(贵州豫能有限责任公司新田煤矿，贵州 黔西 551500)

0 引言

目前很多煤矿开采深度明显加深，再加上煤矿开采集约化程度的不断提升，煤炭资源开采过程中，瓦斯涌出量相对明显增多，导致各类瓦斯隐患增多。从目前煤矿井下瓦斯的涌出情况来看，多数为采空区瓦斯。因此，对综采工作面采空区瓦斯综合治理技术应用进行分析有着较为重要的意义。

1 工程概况

五凤煤矿核定生产能力为90万t/年，从综采工作面的开采来看，6#煤层为主采煤层，煤质属于无烟煤，煤层开采厚度平均为2.8 m，采用综采方式进行开采，从综采工作面来看，整体开采效果较好，但出现了较为明显的采空区瓦斯问题，影响了采空区瓦斯整体的治理效果。

2 综采工作面采空区瓦斯涌出规律

综采工作面采空区主要是由上覆岩层垮落、残煤所形成的多孔隙介质充填体。从该工作面的开采情况来看，采空区中矸石、煤整体的组成压实程度气流速度有着较大的差别，同时，风压也有着较大的变化。在回采过程中，新鲜风流从进风巷进入到巷道中，部分污风通过回风巷排出，部分风流进入到采空区中带走部分瓦斯，然后进入到工作面中。从本次工作面的开采情况来看，采空区的浅部整体较为松散，受到工作面漏风影响相对较大，导致部分瓦斯整体表现出紊流，在通风压差的作用下，整体朝着回风的方向移动。在采空区后部(属于压实带)区域内，瓦斯整体表现出层流状态，瓦斯整体的移动速度相对不快。

3 综采工作面采空区瓦斯综合治理技术要点

3.1 内错尾巷埋管抽放技术要点

该技术主要是将尾巷布置在回风巷道的内侧，方向和回风巷整体平行，沿着煤层顶板对煤层巷道进行掘进，同时在回风巷和尾巷之间，布置几条联络巷道，对于使用到的抽放管道，全部设置在尾巷中，对于管道终端和采空区采取直接连接的方式，从而形成独立的通风巷道。对于进风巷道中的风流，一部分进入到工作面中(还有一部分进入到回风巷中)，然后全部排到回风巷中，还有一部分进入到采空区中将采空区中的瓦斯带出来，然后全部进入到专用的瓦斯排放巷道中，再进入到工作面回风巷道中。从本次布置的情况来看，通常情况下，内错巷道距离回风巷道的距离在12 m左右，在布置吸风口时，沿着工作面走向，深入到煤壁采空区中的深度超过5 m。同时，为了更好地解决上隅角的瓦斯问题，对本次布置的吸风口相对于工作面回风上隅角位置底板的高度高出5 m。内错巷埋管瓦斯抽放布置如图1所示。

图1 内错巷埋管瓦斯抽放布置示意图

本次选择使用这种巷道布置方式，不仅将尾巷布置到了工作面煤层的上部，同时在外错尾巷上设置的煤柱少了1个，对于煤炭资源采出率提升明显。对于进入到采空区中的尾巷，可以随着工作面不断向前推进，在采空区中并没有形成瓦斯积聚的空间。但是从本次瓦斯抽采的效果来看，由于内错尾巷设计采用的是锚网支护方式，巷道维护工程量相对较大，在本次工作面回采过程中，给予了重点关注。

3.2 顶板走向长钻孔抽放技术要点

在煤层顶板上采取长钻孔的方式进行抽放，可对采空区瓦斯实现较好的治理效果。在具体实施中，本次主要是在工作面回风巷内侧煤层顶板方向对瓦斯排放孔进行打钻，本次设计方向为迎着工作面方向推进。随着工作面的不断推进，在推进到钻孔终孔位置时，将钻孔重点设置在采空区上方裂隙带中。因此，本次长钻孔抽采实现了对邻近层瓦斯、采空区瓦斯及裂隙带瓦斯的有效抽采。本次顶板走向钻孔整体布置(见图2)。本次在钻场内设置了4～5个扇形钻孔，终孔间距为5 m，钻孔终孔距离回风巷道的距离为3～23 m，与整个工作面顶板的距离为15 m，为了提升抽采效果，本次加大了钻孔的直径，直径为9 cm。

图2 顶板走向钻孔整体的布置示意图

随着工作面的不断推进，在到终孔位置时，技术人员开始进行瓦斯抽放，随着煤层顶板的不断垮落，煤层顶板上裂隙带不断增多，煤层、岩层中包含的瓦斯数量也在大量释放，整体抽采效果较好。在工作面通过钻场之后，8号钻场全部作废，然后7号钻场开始发挥作用，从而在整个开采系统中形成循环接替系统。

3.3 地面钻井抽放技术要点

本次在地面布置钻井的方式，主要作用是对采动稳定区域中的瓦斯进行抽采。随着工作面的不断推进，地层结构整体受到较大的影响，通过在地面打设钻孔的方式，可对采动区域残余煤层、岩层中储存的大量的瓦斯进行抽采。在回采过程中，从开切眼的位置开始，采动裂隙范围在不断增加，特别是在采空区的中部，整体裂隙发育最为明显，在采空区达到了一定的位置后，采动裂隙整体表现较为稳定，同时在采空区周围形成了采动裂隙发育区，也就是形成“O”型圈。因此，本次从地面钻孔进行抽采时，根据“O”型理论，在距离工作面巷道25～85 m的范围内布置钻孔。

3.4 隔离挡墙施工技术

在工作面向前推进的过程中，通过采用隔离挡墙的方式可以取得较好的瓦斯治理效果。在施工中，部分地段出现了瓦斯浓度明显增加的情况，经过分析发现，主要是采空区内的瓦斯所导致。因此，为了更好地降低影响，每向前推进1 m，技术人员分别在工作面回风巷道、运输巷道中施工厚度0.5 m以上的隔离挡墙，同时为了更好地提升密封效果，在巷道的顶帮掏槽，用黄泥对挡墙缝隙进行封堵，这种方式不仅有效降低了采空区瓦斯的涌出量，对于整个采空区煤体自然的问题也起到了较好的预防效果。

4 结语

从本次采空区瓦斯综合治理情况来看，不论是采空区瓦斯的整体难度，还是综采工作面瓦斯的整体含量相对于先前均有了明显的下降。全面提升采空区瓦斯的整体抽采效果，对于提升开采效果较为关键，但随着开采深度的增强、开采强度的提升，采空区瓦斯浓度必然会更高，根据实际情况，采取多元化措施，可以提升采空区瓦斯的综合治理效果。