综采工作面瓦斯治理技术应用

孟占波

（晋能控股煤业集团地煤大同有限公司，山西 大同 037000）

1 2618工作面概述

晋能控股煤业集团地煤大同有限公司青磁窑矿2618 工作面位于二水平406 采区，东部为实体煤，靠近井田东部煤层露头线；南部为实体煤及402 盘区大巷；西部为已设计的2618 顺槽；北部为406 盘区大巷。

2618 工作面设计走向长度为1 700 m，倾向长度为185 m，工作面回采煤层为侏罗纪中统大同组中部的11 号煤层，煤层平均厚度为3.2 m，平均倾角为3°，煤层顶底板岩性如表1 所示。

表1 2618 工作面11 号煤层顶底板岩性汇总表

2618 工作面采用综合机械化回采工艺，截至目前工作面已回采460 m。工作面在前期回采中由于受回采工艺、地质条件以及瓦斯管理水平等影响，导致工作面前期回采过程中落煤点、上隅角以及回风流中出现瓦斯超限现象，制约着工作面安全高效回采。

2 工作面瓦斯综合治理技术

为了保证工作面后期回采安全，降低工作面瓦斯浓度，决定对工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位钻孔抽采”等综合瓦斯治理技术。

2.1 泵站瓦斯抽采

2618 工作面采用移动式泵站进行工作面瓦斯抽采，在泵站内部安装相应配套的安全装置，通过井下安装的轨道可实现自由移动。在安装过程中只需在瓦斯抽采硐室内安装轨道，将泵站移动至硐室内，然后采用道木将泵站垫起，并采用地锚进行固定即可[1-3]。

根据井下406 采区开采现状，决定在盘区辅运巷与盘区回风巷之间的联络巷内安装移动泵站，安装前将硐室内底板进行硬化，同时在联络巷内安装调节风门，形成稳定通风系统。

2.2 上隅角埋管

为了防止工作面上隅角瓦斯积聚现象，决定通过采用在上隅角埋管的方式来进行瓦斯抽采[4]，具体实施方案如下：

1）首先在回风顺槽内铺设瓦斯抽采主管路，采用无缝钢管作为抽采管，每节钢管长度为6.0 m，直径为400 mm，相邻两节钢管间采用法兰盘连接；无缝钢管安装至距上隅角20 m 处后停止安装。

2）在主管路端头安装2 根蛇形抽采软管，每根抽采软管长度为5.0 m，第一次安装时，两根抽采软管分别延伸至采空区内10 m、5.0 m 处，在抽采主管与蛇形软管之间安装阀门，如图1 所示。

图1 2618 工作面上隅角埋管示意图（mm）

3）抽采管路安装好后，对采空区进行瓦斯抽采，当工作面向前推进5.0 m 时，第一根瓦斯抽采管路起到主要作用；当回采10 m 后，第二根管路起到作用，两根蛇形管交替进行瓦斯抽采；当工作面往前回采10 m 后及时将采空区深部管路甩开，并及时接入新的瓦斯抽采软管。

2.3 高位钻孔瓦斯抽采

通过现场试验发现，工作面顶板在回采过程中出现裂隙带，裂隙带高度一般为采高的5～8 倍，2618 工作面采高为3.5 m，可计算出裂隙带高度为17.5～28 m；而裂隙带是瓦斯富集区，所以决定在工作面回采过程中布置高位钻孔来进行瓦斯抽采[5]。

1）首先在工作面回风顺槽侧煤壁布置高位瓦斯抽采钻场，钻场长度为4.0 m，深度为3.0 m，钻场高度为3.5 m，钻场内采用锚杆（索）、钢带、金属网进行联合支护。

2）钻场布置间距为200 m，钻场布置完成后，在钻场内布置1 排高位钻孔，每排布置4 个钻孔，且钻孔间距为1.2 m，钻孔开孔位置距顶板间距为1.5 m，钻孔深度为100 m，钻孔直径为75 mm，钻孔仰角为20°。最后将钻孔终孔位置布置于顶板往上30 m 处，如图2 所示。

图2 2618 工作面高位钻孔布置示意图（未标单位为mm）

3）高位瓦斯抽采钻孔布置完后，在钻孔内安装瓦斯抽采花管，并对孔口处进行封孔处理，将抽采花管与回风顺槽内主抽采管路连接，并进行瓦斯抽采，当工作面回采至距钻场5.0 m 处时，钻场停止瓦斯抽采，进而进行下一个钻场瓦斯抽采。

3 实际应用效果分析

截至2020 年12 月，2618 工作面已回采结束，工作面在后期回采过程中采取了综合瓦斯治理技术后，通过现场实际应用效果来看，工作面在后期回采过程中落煤点瓦斯浓度（体积分数，全文同）控制在0.7%以下，上隅角处瓦斯浓度控制在0.4%以下，回风流中瓦斯浓度控制在1.2%以下，未出现1 起因工作面、上隅角或回风流中瓦斯超限造成工作面断电现象，有效保证了工作面安全高效回采。

4 结论

青磁窑矿2618 工作面在后期回采过程中，通过对工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位钻孔抽采”联合瓦斯治理技术后，取得了显著应用成效：

1）采用移动泵站进行工作面煤层瓦斯抽采时，瓦斯抽采灵活性大，受工作面回采影响小，随时可对工作面进行瓦斯抽采，抽采效果好，实用性强。

2）采用上隅角埋管后，可及时对上隅角及采空区内有害气体进行抽采，杜绝上隅角瓦斯超限以及因采空区有害气体向工作面涌出现象。

3）通过布置高位钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行预抽后，解决了裂隙带瓦斯向采空区以及工作面涌出现象，控制了采空区瓦斯超限现象。