吕家坨煤矿6574工作面上隅角瓦斯防治对策

文/武世龙

瓦斯事故属于煤矿五大灾害之首，时刻威胁着煤矿安全生产，瓦斯防治是煤矿安全工作中最重要的一环。开滦集团吕家坨煤矿是高瓦斯矿井，随着开采深度的增加，煤层瓦斯含量越来越大，6574工作面绝对瓦斯涌出量为5.1m3/min，致使综采工作面上隅角瓦斯浓度时常超限。为及时有效治理好上隅角高浓度瓦斯，吕家坨矿通过对6574综采工作面瓦斯异常涌出问题进行研究，采取综合治理的方法，取得了良好效果，保障了矿井安全生产。

一、矿井概况

吕家坨矿井设计生产能力为180Mt/a，为立井多水平分区式开采，最深开拓深度为-950m，主要生产水平为-800水平、-950水平、-600水平。矿井通风方式为单翼对角式通风，对角风井位于井田西翼，通风方法为抽出式。角风井安装两台同等能力的GAF-33.5-20-1大型卧式可调轴流式通风机，一台工作、一台备用，单台装机容量为2500kW，负责矿井总供风。矿井综采工作面采用全风压通风，综掘工作面采用局部通风机压入式通风。2019年，矿井瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为13.51m3/min。

在矿井总瓦斯涌出量中，回采工作面瓦斯涌出量占全矿瓦斯涌出量的70.3%、掘进工作面的瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的13.7%，开拓工作面的瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的1.0%，其他地点的瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出量的13%。通过以上数据分析来看，矿井瓦斯的主要来源为回采工作面。据每年瓦斯事故统计来看，绝大多数瓦斯事故发生在采煤工作面。因此，采煤工作面的瓦斯治理是煤矿瓦斯治理的主要环节。

二、工作面上隅角瓦斯来源分析

采煤工作面上隅角瓦斯来源主要有以下几方面原因，其中采空区漏风是造成采煤工作面上隅角瓦斯积聚的主要原因。

一是来自相邻采空区瓦斯。由于矿井采用全部垮落法顶板管理，相邻已经封闭的采空区与正在回采的工作面采空区实际上相连通，当已经封闭的采空区压力高于本工作面的采空区压力时，由于压力差，已封闭采空区的瓦斯就会流向本工作面采空区，涌入上隅角。

二是来自采空区遗留下的煤柱以及采空区残留煤体的涌出。

三是综采工作面采煤机割煤时从散落的煤体里涌出的瓦斯。

四是在采煤过程中受到采动影响的临近煤层涌出的瓦斯。

这几部分瓦斯涌入工作面采空区后，正常情况下会不断地涌向工作面上隅角。尤其是在工作面初次来压和周期来压期间，采空区顶板大面积垮落，使采空区瓦斯大量涌出，致使上隅角瓦斯短时间内急剧增加。

三、6574工作面上隅角瓦斯积聚的预防和治理

吕家坨矿6574采煤工作面采用倾斜长壁采煤法，由于采煤工作面空间大，顶板裂隙较多，煤体瓦斯含量高，导致采煤工作面瓦斯涌出量大。6574采煤工作面绝对瓦斯涌出量达5.1m3/min，为典型的高瓦斯矿井。为保证矿井的正常安全生产，吕家坨矿采用以下方法来治理6574工作面上隅角瓦斯。

1.加强瓦斯检查和监控，做到预防为主

在6574工作面及上隅角安装甲烷传感器，并将瓦斯监测监控装置的报警值、断电值适当调小一点，以利于及时发现问题和进行超前防范。每班瓦斯检测工除了检查上隅角瓦斯外，还必须校验工作面及上隅角回风甲烷传感器，确保瓦斯传感器不出现漏洞及偏差。监测科每周至少对6574工作面监测系统巡查一次，保证监测设施完好。

2.减少工作面上隅角瓦斯积存空间

采取以下两种方法消除6574工作面瓦斯积存空间：一是必须用不燃性材料来及时充填上隅角空间。二是对于回柱后采空区仍大面积悬顶、顶板不能及时垮落的，应该采取特殊措施强制放顶，在检修班检修时处理好上隅角，使之在下一班开机割煤前达到规定要求。

3.采用“气囊充填”封堵采空区

上隅角封堵技术是一项上隅角瓦斯治理的辅助措施。传统的封堵采空区都是用袋装煤，这种处理方式不仅员工劳动强度大，煤炭损失多，更主要的是当遇见上隅角冒高时封堵困难、危险系数大。

“气囊充填”封堵技术，即利用井下的压风管路向阻燃的气囊充气使之膨胀来实现对采空区的封堵。“气囊充填”技术不仅能有效封堵采空区防止瓦斯涌出，还可提高上隅角埋管瓦斯抽采的效率，减少采空区的漏风问题。经技术考察，发现“气囊充填”封堵采空区技术可使上隅角瓦斯一般控制在1.5%以下，可以有效保证上隅角瓦斯不超限。所以，6574工作面研发采用“气囊充填”封闭采空区技术，操作简单，安全性高，能有效解决上隅角瓦斯积聚。

4.减少采空区遗煤

提高工作面回采率，减少采空区遗煤能减少采空区瓦斯涌出。6574工作面在采煤过程中，根据煤层厚度严格控制采高，尽量割净顶煤，及时清理溜槽外的散煤，清理支架内的浮煤，以提高工作面回采率，减少采空区遗煤。

5.加大工作面风量

随着采煤速度加快，需要相应地增加工作面的风量。为此，要合理增加6574工作面风量，确保6574工作面配风达到18m3／s以上，以保证回采工作面的设计风速能够冲散和排出瓦斯。

6.设置导风帘

在工作面上隅角处设置导风帘，利用导风帘引导风流来吹散上隅角瓦斯。实践证明，当工作面上隅角瓦斯浓度小于3.0%时，利用导风帘可以很快将瓦斯浓度控制在1%以下。但是，上隅角导风帘会影响行人通行和运料以及其他工序。此外，如果导风帘设置不合理还会阻碍工作面风流，增加矿井通风阻力。因此，这种方法只适用于处理工作面上隅角瓦斯浓度不大的情形，一般为辅助措施。

7.工作面采用浅孔注水

6574工作面通过施工注水孔，增大煤体透气性，减小煤体瓦斯压力，使吸附状态的瓦斯变为游离状态，同时通过注水孔向煤层注水，大量游离状态的瓦斯被高压水挤出，提前释放，减少了采煤时瓦斯涌出量。具体方法是：在工作面煤壁侧每隔1.5m垂直向煤壁打6m深注水孔，每个孔分别注水30min。每天指派专门人员负责工作面打眼注水工作。

8.配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式

工作面高位抽放就是采用高位钻孔通过顶板裂隙带抽采瓦斯，即在回风巷向煤层顶板施工钻孔，主要利用采动应力场中采空区冒落形成的裂隙空间作为瓦斯流动通道，这样可以抽出大量瓦斯，降低上隅角瓦斯浓度，从根本上解决上隅角和回风流瓦斯超限问题。上隅角埋管抽放瓦斯就是利用工作面瓦斯抽放管路，将管路末端加闸阀后，延长到上隅角采空区内，并将埋管部分打成筛眼来提高抽采效果，并将切顶线以内充填完好，减少向采空区漏风，提高抽采效果。配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式，有效减少6574工作面采空区以及上隅角瓦斯的涌出。

四、结论

采煤工作面上隅角瓦斯积存量大，不仅严重威胁着矿山职工的生命安全，还对煤矿正常生产造成严重影响。吕家坨煤矿通过采取加强瓦斯检查和监控、减少工作面上隅角瓦斯积存空间、采用“气囊充填”封堵采空区、减少采空区遗煤、加大工作面风量等综合措施，实现了对6574工作面瓦斯的有效治理，确保了矿井安全生产，促进了安全高效矿井建设。

同时，通过吕家坨煤矿6574工作面上隅角瓦斯的科学治理实践，可以总结出如下重要体会：煤矿做好瓦斯治理工作，首先要加强对职工关于瓦斯知识的培训，使一线职工了解瓦斯治理相关技术。其次，煤矿瓦斯治理必须加大技术投入，以科学有效的方法进行综合治理，如瓦斯涌出量大的工作面，要采用瓦斯抽采这种主动的技术措施，并综合应用抽采与检测、通风等其他有效技术措施，这样才能确保矿井安全生产，才能为矿山职工的生命安全保驾护航。