汝箕溝煤礦瓦斯綜合治理技術及應用

摘要：通過對32211(1)綜采面的瓦斯情況進行綜合分析，闡述了該綜采面瓦斯綜合治理的基本方法，論述了瓦斯抽放，E型通風方式、瓦斯尾巷、抽排風機等瓦斯綜合治理技術的現場使用條件及技術參數，使用效果等，為礦井的瓦斯治理提供了新途徑。

關鍵詞：瓦斯治理 強化抽放 E型通風 瓦斯尾巷 抽排風機

0 引言

汝箕溝煤礦屬煤與瓦斯突出礦井，2007年鑒定礦井瓦斯絕對涌出量144.7m3/min，相對涌出量52.33m3/t，礦井主采二1、二2、三層煤，目前二1煤已采完，采掘生產主要圍繞二2、三層煤進行，而歷史上僅有的兩次煤與瓦斯突出也分別發生在二2煤和三層煤，經煤層原始瓦斯測定，二2煤層瓦斯含量達13.23m3/t，瓦斯壓力高達0.9Mpa，三層煤瓦斯含量達9.46m3/t，瓦斯壓力為0.35Mpa。因此，如何做好二2、三層煤的瓦斯治理也就成了礦井瓦斯治理的關鍵所在，在這方面礦上在堅持“瓦斯超限就是事故，不安全不生產”的前提下，加強瓦斯治理技術的研究與探討，嚴格執行以抽為主，風排為輔的瓦斯綜合治理理念，采取了順層、穿層瓦斯抽放鉆孔提前預抽、施工瓦斯排放尾巷、采用“E”型通風方式、施工瓦斯排放尾巷、安設抽排風機抽排瓦斯、上隅角埋管抽放等多種治理瓦斯措施，取得了明顯的實效，確保了礦井的安全生產。

1 瓦斯抽放

1.1 穿層鉆孔抽放瓦斯

以我礦32211工作面為例，在工作面未施工運順及回順前，我們首先采取了在可以覆蓋到該工作面的32211集運、大嶺上三段、大嶺上一段等幾條集中運輸巷向工作面施工了瓦斯抽放鉆孔，鉆孔穿透整個煤層，進入頂板50mm以上，提前預抽工作面范圍內煤層的瓦斯，有效的解決了后期掘進期間的瓦斯隱患，具體鉆孔施工參數如下：

①32211集運鉆場間距30m，每個鉆場向二2層煤施工穿層鉆孔9個，鉆孔深度50～120m，施工鉆場48個，共施工鉆孔432個，鉆孔進尺43200m，預抽期三年。②大嶺上一段鉆場間距30m，每個鉆場向二2煤施工鉆孔9個，鉆孔孔深50－120m，施工鉆場14個，共施工鉆孔168個，鉆孔進尺16800m，預抽期五年。③大嶺上三段鉆場間距30m，每個鉆場向二2煤施工穿層鉆孔9個，鉆孔孔深50～140m，施工鉆場38個，共施工鉆孔255個，鉆孔進尺25500m，預抽期四年。

通過以上穿層鉆孔的提前預抽，至工作面一分層及二分層回采，該區域的鉆孔瓦斯濃度始終保持在30％左右，效果相當明顯。

相關注意事項：①確定合理的鉆孔施工參數，應根據煤體的容易抽放程度及瓦斯含量而制定適合自己本礦的瓦斯抽放鉆孔施工設計。②工作面開采過程中若揭穿了瓦斯抽放鉆孔，必須采取措施對鉆孔進行處理，防止抽入新鮮空氣影響瓦斯抽放濃度。

1.2 順層鉆孔抽放瓦斯

采用穿層鉆孔對煤體瓦斯進行預抽以后，解決了掘進期間的瓦斯隱患問題，但該工作面煤體瓦斯含量大，我們又采取了邊掘邊施工順層鉆孔抽放煤體瓦斯，在采面回風順槽、運輸順槽及中間巷施工順層鉆孔，采前預抽工作面范圍內煤層的瓦斯，盡可能的想盡一切辦法加大工作面煤體瓦斯預抽期，具體施工參數如下：①32211(1)運順順槽鉆場間距6m，每個鉆場布置3個瓦斯抽放鉆孔，孔間距1.5m，鉆孔深度90m～120m，共施工鉆孔578個，鉆孔進尺52020m。②32211(1)中間巷上下墻幫鉆場間距10m，每個鉆場布置5個抽放鉆孔，孔間距0.8m，上墻鉆孔深度80m，下墻鉆孔深度60m，共施工鉆孔740個，鉆孔進尺51800m。③32211(1)回風順槽鉆場間距6m，每個鉆場布置3個鉆孔，孔間距1.5m，鉆孔深度80m，共施工鉆孔567個，鉆孔進尺45360m。④以上鉆孔開孔孔徑Ф110mm，終孔孔徑Ф78mm，使用Ф40mm封孔管，采用水泥砂漿及瑪麗散封孔。

相關注意事項：①工作面機巷、中巷、風巷鉆場的布置要合理，沿煤層傾向鉆場與鉆場間要互相錯開，以避免鉆孔互相打通，影響抽放效果。②煤巷施工順層鉆孔，要保證抽放效果，除了鉆孔施工長度以外，封孔質量是關鍵。我們一般采用Ф40mm鋼管配合瑪麗散進行封孔，封孔長度在3.0m以上。

1.3 上隅角埋管抽放

該方法在處理上隅角瓦斯隱患方面效果明顯，在我礦3229綜采工作面及32211(1)綜采工作面都取得了不錯的效果。

具體方法為沿采面風巷上墻幫敷設一趟Ф219mm抽放管，每6m抽放管留設一個Ф219mm三通(三通口向上)，并安裝立管，加設堵板，立管上口用鐵質帶小孔堵板焊接，立柱使用鋼材制作，高度不低于1.0m，當工作面推采至三通時，及時將堵板拆除并用銅網將立管上口包裹，以防雜物堵塞抽放管。在抽放管立柱處碼放“＃”形空心木垛，對抽放立管進行保護，埋入采空區的抽放管每隔0.1m在其上方斜戧一道木，對抽放管進行保護，并將上隅角埋管聯入礦井原抽放系統低負壓、大流量抽放采空區瓦斯，根據現場測定，埋管抽放量可達40m3/min，瓦斯濃度6-7.0%，瓦斯抽放純量可達2-3m3/min。

相關注意事項：①上隅角埋設的抽放管的趟數及管徑可根據上隅角瓦斯隱患的嚴重程度而定，有條件時盡量選擇大直徑的抽放管路。②上隅角及采空區埋設的抽放管的“三通”保護十分重要，一旦被堵則抽放效果就大打折扣了。③根據瓦斯氣體比空氣密度小的特性，瓦斯一般容易積存在巷道中上部，因此，要求埋設的抽放管必須盡可能吊至巷道中上部，以利于抽放效果。④現場管理必須到位，上隅角埋管抽放的“三通”打開的時機要掌握到位，既不能打開的太早，吸入空氣影響抽放效果，又不能打開的太遲，埋入采空區造成上隅角瓦斯超限。同時，還要防止綜合機械化工作面在風巷拉超前支架時拉斷抽放管的事情發生。

1.4 貫徹能抽盡抽的瓦斯抽放理念

礦井建立兩套瓦斯抽放系統，2006年新建抽放系統額定抽放流量317m3/min，原抽放系統額定抽放流量185m3/min。根據井下分支管抽放負壓、抽放濃度及流量，高濃度鉆孔全部聯入新建抽放系統供民用，平均抽放瓦斯純量74m3/min；將一些鉆孔濃度低的以及為治理上隅角瓦斯隱患而實施的上隅角埋管抽放全部聯入老抽放系統，低負壓、大流量抽放順層鉆孔瓦斯，原抽放系統平均抽放瓦斯純量14m3/min。形成了井下兩套抽放管路，地面兩套抽放系統根據瓦斯濃度及區域分源抽放、分源治理的格局，減少了煤體瓦斯向采掘空間涌出的隱患，做到了能抽盡抽，有效緩解了瓦斯問題對礦井安全生產的壓力，另一方面，通過瓦斯抽采理念的滲透，我礦的瓦斯抽放工作步入了良性發展的軌道。

2 改變工作面布置方式、變傳統的“U”型通風方式為“E”型通風方式

2.1 采用“E”型通風方式

該通風方式采用沿工作面走向中部布置一條中間巷。一是利用中巷向回風順槽、運輸順槽施工扇形抽放鉆孔，解決MK系列鉆機無法施工長距離鉆孔，在工作面中部留下抽放空白帶，導致工作面開采時，煤體瓦斯含量高，瓦斯涌出量大的問題；二是通過中巷施工大量順層抽放鉆孔，強化瓦斯抽放效果，解決工作面預抽期不足問題，三通過施工中巷，減少工作面通風阻力，加大工作面配風風量。具體工作面布置方式見附圖1。

相關注意事項：

使用“E”型通風，一般適用于工作面傾向較長，解決工作面中部抽放空白帶的問題，因此，中巷施工位置要合理，一般布置在沿工作面傾向中部，上下錯差不要太大，以利于施工的瓦斯抽放鉆孔可以全部覆蓋工作面范圍。

2.2 采用瓦斯尾排巷道

若工作面瓦斯涌出量大，上隅角瓦斯超限嚴重，可采用沿工作面風巷平行施工瓦斯尾排巷道解決這一難題。

尾排巷道排放瓦斯原理從圖中可以看出，由于尾排巷道位于回風巷上部，這樣一來，上隅角瓦斯就很容易通過老空區排向瓦斯尾巷，而一旦上隅角瓦斯超限，可在回風巷采用增阻的方法，人為調節尾巷與回風巷的壓力差，使上隅角的瓦斯濃度始終保持在1%以下。該工作面布置方式在我礦12211、12212、32211工作面都曾取得了比較好的使用效果。

相關注意事項：①布置尾排巷道位置選擇十分重要，若選擇距離距回風巷過大，則采空區冒落后影響排放瓦斯效果；若選擇距離過小，極有可能因壓力過大，造成尾巷變形嚴重，影響尾巷使用效果。②尾巷與風巷之間的聯絡巷間距必須選擇合適。若間距過大，待工作面采至兩條聯絡巷之間時，同樣容易造成上隅角瓦斯超限；若間距過小，則無謂的增加了巷道的掘進量及成本。③工作面推過距離較遠，采空區瓦斯涌出量增大時，可采取隔斷封閉采空區尾巷的辦法，確保尾巷的使用效果。④若尾巷風排瓦斯效果不佳時，可采取在尾排巷道安設大功率抽排風機的方法，加大尾排巷道的排放瓦斯量。⑤瓦斯尾巷的防止自燃發火問題，要求使用不燃性材料支護，其次時各項防滅火措施及監測監控必須到位。

2.3 抽排風機抽排瓦斯

該技術可通過三種方式對工作面瓦斯進行治理。一是利用采過的回風橫穿對工作面瓦斯進行抽排；二是利用上風巷打設密閉對工作面瓦斯進行抽排；三是直接利用抽排風機配合骨架風筒對工作面上隅角瓦斯進行抽排。但不管采用那種方式，有以下幾點注意事項：

①抽排風筒管理必須到位，防止出現節漏、破洞等泄漏瓦斯。②抽排風機供電必須可靠，要求使用“三專”供電，杜絕出現無計劃停電停風等現象的發生。③監測監控必須到位，嚴格按要求上齊各類傳感器，抽排風筒內瓦斯濃度嚴格按不超過2.5％進行管理。

3 瓦斯治理技術效果分析

通過汝箕溝煤礦這幾年不斷加大瓦斯治理力度及瓦斯治理的理念滲透，通過采取以上綜合瓦斯治理方法，目前礦井瓦斯抽采率達到了60%以上。各采掘面生產過程中始終未出現瓦斯超限現象，礦井及采掘接續步入了良性發展的軌道，取得了良好的安全及經濟效益。