中厚煤層內錯尾巷布置治理綜放面瓦斯技術與應用

文/史萬青

中厚煤層內錯尾巷布置治理綜放面瓦斯技術與應用

文/史萬青

中厚煤層綜放工作面回風上隅角瓦斯超限問題，始終是限制工作面產量的重要制約因素。有些地方采取了“u+I”或“U+u”型等通風方法，雖可解決上隅角瓦斯，但降低了回采率，浪費了寶貴的煤炭資源且增加了掘進成本。而采用內錯尾巷技術為解決這一難題做出了有益的探索。

一、綜放面瓦斯涌出特征

綜放工作面開采屬一次采全高，其絕對瓦斯涌出量增大；采空區浮煤增多，浮煤釋放的瓦斯量加大，集聚的瓦斯向工作面涌出；綜放面煤壁、頂煤的冒落區、破碎區、裂隙加大了煤體釋放瓦斯的自由面，瓦斯超前析出；綜放面瓦斯易于在上隅角、架頂、架間、尾梁等位置積聚。內錯尾巷布置治理綜放面瓦斯技術，解決了上隅角、頂板巷的瓦斯積聚超限以及來壓時瓦斯大量涌出等影響工作面安全和生產的關鍵問題。

二、內錯尾巷布置技術實踐

為解決綜放面采空區大量瓦斯經上段切頂線涌入工作面，造成上段支架架間、架頂、尾梁、上隅角瓦斯超限，根據采場孔隙介質的氣體流動理論，沿煤層頂板內錯回風巷6～10m（凈煤柱）布置一條平行于回風巷的頂板瓦斯排放巷（簡稱尾巷），使采場形成一種通風系統。內錯布置的尾巷隨工作面回采推進而自然垮落，與工作面采空區冒透，形成通風通道，有利于排放瓦斯。

1.內錯尾巷作用

從伯方煤礦回采工作面回采過程來看，該方法是極為有效的措施。經與“U”型通風的工作面進行對比，未布置有內錯尾巷的回采工作面回采期，配風量為1700m3/min～1900m3/min，正常生產時，上隅角局部瓦斯濃度較高，最高達3％，回風流瓦斯濃度在0.8％左右；瓦斯超限現象時有發生；布置有內錯尾巷的回采工作面回采期，配風量為1400m3/min～1600m3/min，其中尾巷風量450m3/min左右，上隅角局部瓦斯濃度明顯較低，最高為1.5％，回風流瓦斯濃度0.5％左右，尾巷濃度1.6％左右。

2.內錯尾巷的作用原理

由于放煤滯后于割煤，內錯尾巷沿工作面走向其吸風口至少要伸入煤壁沿采空區方向5m以上，也就是說要比綜放工作面的采場回風口滯后5m以上，便于匯集采空區沿風流方向涌出的瓦斯。

內錯尾巷沿工作面垂高方向其吸風口垂直高于工作面采場方向底板近5m，即高度高于工作面回風巷底板5m，利于匯集工作面采空區上部頂板煤（巖）層中卸壓后涌出的瓦斯。

由于內錯尾巷既位于綜放工作面回風上隅角的上風側，又位于煤層的頂部層位，再加上在工作面回風巷采用增阻的方法，人為調節尾巷與回風巷的通風壓力差，并保證使尾巷的通風壓力低于回風巷的通風壓力，這樣尾巷的吸風口就永遠處于低壓區，有利于控制工作面采空區涌出的瓦斯，大大減緩了回風的瓦斯涌出量，解決了上隅角瓦斯超限的問題。

3.內錯尾巷布置瓦斯異常涌出特點

（1）工作面放煤不均衡，尾巷時通時閉，頂板巷瓦斯涌出波動性大。

（2）當放煤不均衡、尾巷不暢通時，采空區及尾巷內瓦斯大量積聚，靠工作面最近的頂板聯絡巷至工作面段的頂板巷內積聚瓦斯濃度就會嚴重超標。

（3）當頂板巷突然暢通后，采空區及頂板巷積聚的瓦斯大量從頂板巷涌出，致使頂板排放巷及回風聯絡巷內短時間瓦斯超限。

（4）老頂周期來壓時尾巷及回風巷的瓦斯涌出成倍增加，工作面推進速度快，產量高時瓦斯涌出量增大，尤其工作面在周期來壓時，瓦斯涌出量是正常涌出的2～3倍。

三、尾巷內瓦斯超限處理和瓦斯異常涌出的防治技術

1.綜放采空區后方瓦斯抽放

現場實測及理論分析表明，綜放采空區瓦斯涌出量大，抽放采空區瓦斯是綜放面治理瓦斯的重要環節，采用的抽放方法有以下兩種：第一，采空區鉆孔抽放瓦斯。采用高位鉆孔向采空區施工抽放鉆孔，經過抽放后，鉆孔抽放濃度可高達60％。第二，預埋管抽放采空區瓦斯。預埋瓦斯抽放管，抽放瓦斯濃度可達到20％～50％，流量為26m3/min，大大緩解了周期來壓時采空區瓦斯涌出對安全生產的威脅。

2.尾巷不暢通的主要原因

增大尾巷通風通道時，尾巷不暢通的主要原因有以下兩點：第一，放煤過程的不均衡，尾巷與工作面采空區的通道因礦壓作用出現時堵時暢的情況。通過加大頂板巷下支架的放煤量來增大通風通道，減小阻力，始終保持上隅角呈穩定的上風流狀態，均勻排放采空區和頂板巷瓦斯，消除支架后部、頂板巷及上隅角的瓦斯積聚，在周期來壓時不會造成回風巷道內瓦斯超限，以此確保安全生產。第二，尾巷支護強度不足或是頂板破碎煤質松軟，造成巷道在工作面推進時，頂板跨落，使得有效斷面大大降低。通過加強支護強度，保證有效通風斷面。如支護強度不足，可采用補強的方式。山西蘭花集團伯方礦回采工作面推進時，由于巷道支護強度不足，采用了打木垛和在尾巷頂板鋪設長梁的方式保證巷道通風。

四、結論

內錯布置的尾巷與回風巷相距6～10m（凈煤柱）之內，且高于回風巷道，綜放面60％的瓦斯涌出量從尾巷排出，徹底解決了綜放開采時絕對瓦斯涌出量大、回風流瓦斯超限問題，保證了安全生產；內錯布置的尾巷隨工作面推進時隨采隨落，與傳統的外錯式瓦斯巷相比在采空區形不成任何漏風通道，因而避免了綜放面采空區漏風發火隱患；內錯布置尾巷的瓦斯排放為綜采放頂煤技術提供保障，替代傳統分層開采，形成了一井一面高產高效的集中生產模式，極大地簡化了礦井通風系統管理難度，為實現安全高效生產奠定了基礎。尾巷瓦斯排放技術進一步提高了生產能力，取得了良好的經濟效益和社會效益。

（責任編輯：李元）

作者單位：（山西蘭花集團伯方煤礦）