向斜构造区工作面瓦斯治理技术应用

柳志宏

（山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司方山店坪煤矿，山西 吕梁 033102）

瓦斯治理是煤矿安全生产中重要一项内容，对于高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井或瓦斯富集区工作面在开采前必须进行合理有效的瓦斯治理，从而降低采掘期间瓦斯涌出量，避免瓦斯事故发生；目前国内外对于构造区域区采掘工作面主要采用煤层瓦斯抽采、上隅角瓦斯埋管抽采以及采空区瓦斯抽采等局部瓦斯抽采技术进行瓦斯治理，但是在实际瓦斯治理过程中由于瓦斯治理重视力度不够、瓦斯治理技术不到位以及监控力度不足等原因，导致工作面瓦斯治理效果差，特别对于瓦斯富集区瓦斯涌出量大、涌出速度快，瓦斯治理难度更大；本文根据已采的向斜轴部109工作面以及正在开采的211工作面的现场情况作为研究背景，对向斜构造富集区209工作面提出了合理有效的瓦斯治理技术。

1 工程概况

店坪煤矿2016年瓦斯鉴定结果为绝对瓦斯涌出量4.23m3/min，相对瓦斯涌出量0.85m3/t，为低瓦斯矿井。2017年瓦斯鉴定结果为绝对瓦斯涌出量2.45m3/min，相对瓦斯涌出量0.76m3/t，为低瓦斯矿井。2018年瓦斯鉴定结果为绝对瓦斯涌出量3.45m3/min，相对瓦斯涌出量0.77m3/t，为低瓦斯矿井。

209工作面位于830水平二采区西翼，该面西至井田边界，东与830系统大巷相通，南与207工作面相邻(已形成系统)，北为211工作面采空区；209工作面上部5#煤层未进行开采，工作面为实体煤。9#煤层上距5#煤层55～64m。9#煤底板为砂质泥岩，密度较小；9#煤层下部有一层煤线，平均厚度50～60cm，层间距6～7m。

209工作面回采期间进入向斜轴部区域时瓦斯较高，回采期间上隅角最高瓦斯浓度为0.8%，工作面瓦斯最高浓度为0.38%，回风流瓦斯最高浓度为0.42%，根据已采向斜轴部区域工作面结合采掘工程平面图煤层底板等高线分析，209工作面向斜轴部区域相对较宽，预测上隅角瓦斯高浓度持续时间比较长，这样在回采过程中不得以减小循环进度，甚至于停产去处理上隅角瓦斯的问题。这将直接影响工作面的单产水平，影响矿井的产量。

2 209工作面瓦斯综合治理技术

2.1 提高瓦斯治理力度

正确认识到瓦斯气体的危害，思想上高度重视工作面瓦斯异常期间的安全管理，各科室、队组落实好岗位职责，特别是通风科、通风队、综采队将各项措施落实到位，安全科加大监管力度；严格执行瓦斯超限停产原则。

（1）当工作面、工作溜子机尾处、回风流瓦斯浓度超过报警值时，矿调度室立即指挥综采工作面停止工作，切断电源，并汇报相关领导。通风科、队接到汇报立即组织处理，当瓦斯浓度在报警值范围内方可恢复生产。

（2）工作面配备专职瓦检员。巡回检查进风流、下隅角、工作面、工作溜子机尾处、回风流等其他地点后，其余时间留守在工作溜子机尾处，对有毒有害气体等进行检查；同时合理配备工作面风量，进一步稀释工作面瓦斯浓度。

（3）加强切顶卸压沿空留巷顶板及采空区垮落管理，确保顶板支护到位、采空区垮落正常，从而保证工作面正常通风。

（4）做好工作面防尘管理。割煤时机组喷雾和下风侧架间喷雾正常开启；前移封口柱时必须先对隅角区域洒水冲洗；机组过后及时对机尾30m范围内洒水灭尘；每班下班前专人对工作面和端头洒水冲洗，每2d对正副两巷洒水冲洗一次。

（5）确保安全监测监控系统正常运行。各类传感器按标准吊挂；定期检查监控电缆和传感器的完好；确保监控系统断电可靠、有效，当瓦斯浓度达到断电浓度及时切断工作面及回风流全部非本质安全型电气设备电源。

2.2 加强煤层瓦斯抽采

为了有效控制工作面回采期间煤层瓦斯涌出量，决定对209工作面回采煤层布置交错长钻孔进行瓦斯抽采。

（1）采用专用钻机配套直径为65mm钻杆以及直径为75mm钻头进行煤体钻孔施工，钻孔布置在2091巷以及2092巷两侧煤壁上，两侧钻孔交错布置，如图1所示。

图1 209工作面煤层交错式瓦斯抽采钻孔布置示意图

（2）瓦斯抽采钻孔深度为100m，直径为75mm，钻孔布置间距为20m，钻孔垂直煤体布置，钻孔开口位置距底板距离为1.5m。

（3）瓦斯抽采钻孔超前工作面20m布置，瓦斯钻孔施工完后对钻孔内安装瓦斯抽采支管，并对钻孔空口处采用聚氨酯、封孔器进行封堵，封孔长度不低于5.0m。

（4）将瓦斯抽采支管分别与巷道内瓦斯抽采主管路连接进行瓦斯抽采，每个钻孔瓦斯抽采时间不低于7d，瓦斯抽采期间应随时对钻孔瓦斯浓度、抽采量以及衰减情况进行监测记录。

2.3 优化工作面通风系统

店坪煤矿多数工作面主要采用U型通风系统，该通风具有系统结构简单、巷道掘进工程量小以及通风设施布置数量少等优点，但是U系统通风系统风阻大、漏风量大不利于工作面上隅角瓦斯治理，所以对209工作面通风系统进行合理优化采用“Y”型通风系统。

（1）由于209工作面采用无煤柱回采工艺，209工作面与207工作面共用一条巷道（2092巷为沿空留巷），所以将209工作面U型通风系统优化为Y型通风系统，即2091巷、2092巷为进风巷，工作面回风流沿沿空巷进入207工作面（已准备未回采），然后沿2072巷流入总回风巷内，如图2所示。

图2 209工作面Y型通风系统平面布置示意图

（2）工作面回采时及时对沿空巷采空区侧进行封堵，防止风流进入采空区或者采空区内有害气体进入回风流中，可对采空区侧安装挡矸装置并对挡矸装置安装金属网风筒布。

3 工作面瓦斯治理效果

截止2021年8月27日209工作面已回采到位，通过对209工作面采取综合瓦斯治理后，工作面在后期回采过程中瓦斯浓度得到有效控制，通过现场观察发现，取得了显著应用成效：

（1）通过对209工作面煤层布置瓦斯抽采钻孔进行本煤层瓦斯抽采后，在后期回采过程中落煤点瓦斯涌出量控制在0.32%以下，通过实测通过对钻孔施工结束以及释放两个月后钻孔内瓦斯浓度由90%降低至30%。

（2）对工作面通风系统进行优化后，解决了传统U系统通风系统上隅角瓦斯治理难度大、瓦斯积聚严重等技术难题，降低了工作面通风风阻，减少了采空区内漏风量，上隅角瓦斯浓度控制在0.24%以下，回风流中瓦斯浓度控制在0.38%以下，如表1所示。

表1 采取瓦斯治理措施前后工作面瓦斯浓度对照表

4 结束语

店坪煤矿通过对向斜构造区209工作面采取综合瓦斯治理技术后，从根源上减少瓦斯的涌出，杜绝了209工作面在回采过程中出现瓦斯超限现象，最终确保了安全生产，为了类似地质条件工作面瓦斯治理提供了有力实践依据，取得了显著应用成效。