沿空留巷Y 型通风采面瓦斯综合治理方法研究

高军军

（山西汾西矿业集团南关煤业有限责任公司，山西 灵石 031300）

引言

煤矿开采经验表明，在煤矿开采期间，采用Y 型通风方式，能够提高煤矿开采作业时的安全性。采用沿空留巷Y 型通风时，为了确保其作用能够得到合理发挥，避免由于瓦斯浓度过高而引发事故，要加强对瓦斯治理的探讨。

1 采煤工作面出现瓦斯的原因

采煤工作面出现瓦斯的原因主要来自三个方面：采落煤、采空区、煤壁，在三项原因中，采落煤和煤壁是主要原因。随着煤矿开采时间的不断推移，出现瓦斯的强度会不断减小，造成这一现象的主要原因就是对落煤技术的应用。在煤矿开采期间，会对矿山形成压力，这将会导致岩壁出现大量裂隙，瓦斯会顺着这些裂隙泄露，同时，因为采用的采煤技术不合理，煤层自身存在的裂隙也会使作业面出现发生瓦斯溢出问题。采空区去瓦斯可以被换分为围岩和停留从采空区形成瓦斯，这就导致多数工作面都与回风隅角相临近[1]。而采煤工作面在煤矿开采作业的初期节段就产瓦斯的原因在于采煤作业面开采方向煤壁和采落煤，在煤矿开采期间，随着开采作业开展，在采煤现场将会形成风流场，对于采空区来说，采空区内的瓦斯会发生流动，瓦斯的流动方向对瓦斯的治理也会造成一定影响，从大量的煤矿开采经验来看，采空区瓦斯流通方向，如图1 所示。

图1 采空区瓦斯流动方向示意图

2 工程概况

某煤矿为高瓦斯矿井，4516 作业面位于4#煤层五采区，4#煤层厚度在3.81 m～7.22 m 之间，煤层为不易自然煤层，煤层顶板出的岩层以泥岩和粉砂岩为主，底板岩层则以砂质泥岩和泥岩为主。4516 工作面采用沿空留巷工艺，开切眼长度约为184 m，回采顺槽长度约为1 642 m，采煤作业开展采取综合机械法，在通风上采取的为Y 型通风。

3 瓦斯治理技术

依据4516 工作面瓦斯赋予存情况，对煤矿具体情况进行分析可以断定，工作面回采期间，涌出瓦斯涌出主要来自采空区涌出瓦斯和工作面煤体瓦斯涌出。由于瓦斯浓度过高不仅会对开采人员的身体健康造成危害，甚至会引起爆炸，危害巨大，为了确保煤矿开采作业安全，必须要做好瓦斯治理工作。在对工作面情况进行全面分析基础上，最终确定采取下列措施对4516 工作面瓦斯进行治理。

3.1 本煤层瓦斯抽采

工作面回采作业具体开展前，要开展本煤层瓦斯抽采，具体抽采时，采用顺层方式开展钻孔作业，在回风与进风顺槽内布置钻孔，钻孔直径大小为7.6 cm，长度为72 m，对于作业现场的顺丰槽和进风槽在具体布置上都必须要保持垂直，不得出现倾斜，开孔与巷道底板之间距离要保持1.6 m，抽采钻孔间距需为3 m，进行封孔作业时，采取“两堵一注”方式对封口进行注浆，完成封口作业之后，与高负压抽采管路进行连接，完成相应抽采工作[2]。

3.2 高位钻孔抽采瓦斯

布置顶板高位钻孔时，在轨道巷内进行高位钻孔布设，在具体布置时要全面分析4516 工作面，在此基础上，设置顶板高位钻孔的各项参数，将顶板高位钻孔都布置在轨道巷一侧，高位钻场间的距离为38 m，在每个钻场内设置了10 个抽采钻孔，以扇形型状布置各个钻孔，钻孔直径为9.2 cm，钻孔深度在122 m～126 m 之间，钻孔终孔与煤层顶板之间的距离在13 m～26 m 之间，钻孔布置的各项参数情况，如表1 所示。

表1 高位钻孔布置参数

针对顶板高位钻孔在封堵上采取分段式，为了确保封口效果能够满足需求，封口长度为12.5 m，完成风口作业后，与高负压抽采管路进行连接。

3.3 柔模墙体预埋管抽采

随着煤矿工作面回采作业的开展，煤矿区域内的顶板围岩将会不断发生垮落问题，这一项的发生将会在煤矿区域内形成覆岩三带，相关工作人员通过对冒落带情况进行观察可以发现，整个岩体呈现出了不规则垮落，而且松散系数角度较大，这也就导致采空区内瓦斯会受风流作用影响，进入到工作面区域内，导致工作面瓦斯出现超限现象，这不仅会导致人员窒息，甚至会引起爆炸，危害巨大[3]。沿空留巷柔模插管开采抽作业时，为了提高抽采效果，应当尽量将作业开展时采用的抽采管路都布置在冒阔带中部区域，确保抽采效果能够达到预期。布置形式如下：每个柔模墙体内都要预埋两根抽放管路，长度为1.95 m，直径为16.2 cm，同时，在低负压瓦斯抽采管之路上每间隔19.5 m 安装三通，为了保证连接稳定、合理，采用钢丝骨架软管连接支管[4]。与此同时，为了降低回风流瓦斯浓度，工作人员要利用化学喷涂材料快速封堵沿空留巷墙体之间的空隙，在封堵作业开展时，工作人员要对封堵情况进行全面查看，封堵效果必要达到预期，如果封堵未达到预期，必须要及时反攻，直到封堵到要求标准为止。沿空留巷柔模墙体上采用了6 台瓦斯稀释器，通过对其进行应用，实现对采空区和挡矸架处风流死角的抽放[5]。紧跟稀释器在采空区柔模埋管，实现对瓦斯的抽放，而且缩小了采空区抽采范围，加大了挡矸架后区域瓦斯的抽放，更好完成瓦斯抽放。

4 4516 工作面瓦斯治理效果

在4516 工作面回采作开采期间，相关工作人员持续监测4516 工作面、回风巷、上隅角内瓦斯的具体的实际含量，选取了2019 年9 月27 日—2019 年11月27 日期间内10 日工作面、回风巷、上隅角内瓦斯浓度情况进行统计，具体数据如表2 所示。

表2 工作面、回风巷、上隅角内瓦斯浓度情况 %

通过表2 中的数据可以发现，在4516 工作面回采期间，工作面瓦斯浓度最大值为0.63%，而上隅角瓦斯浓度最大值为0.62%，回风巷内瓦斯浓度最大值为0.58%。整个回采期间，工作面瓦斯浓度都并未超过0.65%，并未发生瓦斯超限情况，这为工作面安全回采作业提供了强有力的支持，避免了煤矿开采作业时，安全事故的发生。

5 结语

依据4516 工作面区域煤体瓦斯赋存情况，在全面结合沿空留巷Y 型通风特点基础上，对瓦斯抽采方式进行了确定，在充分分析工作面情况基础上，对各项抽采措施的具体参数进行适当设计。在4516 工作面中采用制定的抽采方案之后，在作业面回采工作开展期间，工作面、回风巷、上隅角内瓦斯浓度始终都在0.65%以下，确保了煤矿开采作业时的安全性。