保護層開采瓦斯防治技術在十一礦的應用

范勝偉

（平煤股份十一礦，河南 平頂山 467000）

平煤股份十一礦位于中原名剎香山寺下，距平頂山新城區3km，始建于1972年8月，1979年簡易投產。1995年至今先后進行兩次改擴建，設計生產能力從60萬t攀升到300萬t。2012年計劃生產原煤3Mt。2010年4月經河南理工大學鑒定，己16-17煤層為突出煤層，礦井為突出礦井。

1 情況概述

平煤股份十一礦己15煤層位于山西組己煤段中下部，煤層結構簡單，局部見一層夾矸，屬局部大面積可采的不穩定型薄煤層。己15煤層煤厚為0.07～4.37m，平均1.1m。直接頂為灰黑色泥巖、砂質泥巖夾細紗巖，平均厚度2.5m，老頂為K14砂巖，平均厚度5.0m；直接底為暗灰色至深灰色砂質泥巖和泥巖，平均厚度0.5m，局部出現炭質泥巖偽底。根據勘探鉆孔和工程揭露資料，己二采區己16-17煤層賦存較穩定，但煤厚變化也較大。東翼己16-17煤層厚度在5.05～9.68m之間，平均厚度6.60m，部分地區有夾矸，夾矸厚度0.34～0.87m（夾矸厚度大于0.6m的僅有1個鉆孔），煤層結構較復雜。己15與己16-17煤層之間的層間距9～16m，平均12m。通過對瓦斯涌出量檢測計算，己15煤層巷道掘進期間瓦斯涌出量,小于2.0m3/min。選擇己15煤層作為己16-17煤層的保護層優先開采，對于保證己16-17煤層的安全高效開采、提高資源回收率具有重要作用。

2 開采工藝的技術運用

2.1 液壓支架

采用單一走向長壁后退式采煤方法，綜合機械化采煤工藝，全部陷落法管理頂板。液壓支架采用ZY4000-12/25型液壓支架，采用MG250/601型采煤機落煤。支護質量及頂板動態監測。支架要排成一條直線，其偏差不得超過±50mm，中心距按照規定，偏差不超過±100mm。支架頂梁與頂板平行支設，其最大仰俯角＜7°。相鄰支架間不能有明顯的錯差（不超過頂梁側護板高的2/3），支架不擠、不咬，架間空隙＜200mm。支架明柱外露長度保持在200mm～600mm，杜絕死架、超高。

2.2 煤壁機道

端面距不超過340mm。生產過程中，如果瓦斯涌出量大，需加大通風斷面，可在機頭或機尾處割出扇形面，以利于通風，扇形面如遇到頂板破碎時，必須在煤壁側用大板或圓木配合單體柱架設臨時棚子，加強頂板控制，以防頂板冒漏。

2.3 高位鉆場抽放方法

風巷每70m做一高位鉆場，鉆場布置10個鉆孔，鉆孔直徑選擇75mm，孔深80～100m，終孔位置必須在采面回采后的老空裂隙帶內。其中，鉆孔的封孔方法使用人工法和壓注法相結合，封孔材料采用水泥沙漿充填和化學固孔劑兩種。高位孔封孔采用2寸套管封孔長度30～40m。高位鉆孔抽采濃度最高可達40%，有效降低了工作面生產期間的瓦斯濃度。高位鉆場抽放泵設置在井下己二采區東翼抽放峒室，泵型號為2BEC-42型，額定抽氣量為150m3/min。

2.4 采空區及上隅角抽放方法

采空區采用埋管抽采方式進行抽采，既可以抽采采空區的瓦斯，又可防止上隅角瓦斯超限。埋管抽采采空區瓦斯的具體方法是，在回采工作面回風巷內鋪設大直徑管道（如輕質菱鎂管），作為采空區瓦斯抽采的預埋管路，管路每隔一定距離按一個具有組合閥門的三通管件作為抽采采空區瓦斯的吸氣口。隨著工作面的推進，管路上的吸氣口入采空區內最佳抽放位置（工作面后30～60m的范圍內），吸氣口組合閥門打開，通過此口抽采采空區瓦斯。上隅角抽放管末端（進氣端）插入上隅角擋風墻以里400mm長，并貼頂板吊掛；擋風墻與抽放管結合處上封下堵，末架與風巷上幫間隙封嚴。采空區上隅角抽放泵由地面抽放系統抽放，泵的型號為CBF-710型，額定抽氣量為450m3/min。

3 保護層開采瓦斯安全技術措施

3.1 建立嚴格的管理機制

堅持先抽后采、以風定產、監測監控；合理組織生產，嚴禁超通風能力進行生產。嚴格按照措施執行，由隊管干部、瓦斯檢查工現場監督檢查，認真把關，做好上隅角瓦斯治理工作。嚴格按“一通三防”專職人員分工，落實崗位責任制。嚴格落實己15-22110采面瓦斯抽采規定，加強上隅角及平位鉆場瓦斯抽采管理工作。

3.2 技術提升的重要手段

采面上、下隅角吊掛長度不小于20m的擋風簾，下隅角擋風簾前段緊貼機巷下幫，向外拐不小于0.5m。擋風簾上接頂板，下接底板，確保擋風效果。上、下隅角必須打封堵墻，用編織袋裝碎煤進行封堵，每推進1.2m施工一道擋風墻。此外，還要注意更多的技術處理，各特殊工種攜帶便攜式瓦斯檢查儀，所有人員佩戴隔離式自救器。采面設置固定瓦斯檢查工，認真落實措施，瓦斯濃度達到0.5%，自動切斷施工電源，停止工作。

3.3 取得的效果

己15煤保護層工作面回采期間，瓦斯大部分來自被保護層，采面絕對瓦斯涌出量最大22.3m3/min,為確保該工作面的安全生產，在該工作面采取了平位鉆場、淺孔注水排放加上下口封堵的綜合瓦斯治理措施；在回采期間，回風流中甲烷濃度控制在0.5%以內，杜絕瓦斯超限事故，確保了工作面安全回采。

4 結語

（1）根據現場實測結果，在被保護區域內，己16-17煤層殘余瓦斯壓力為0.08～0.32MPa，在未被保護區域內，己16-17煤層瓦斯壓力為0.25～0.89MPa，己15煤層可以作為己16-17煤層的保護層開采，區域防突措施執行有效。

（2）被保護層在掘進、回采過程中，要執行區域驗證、安全防護等確保安全生產。

（3）被保護層工作面瓦斯綜合防治的安全實施，為下一步本單位和兄弟單位保護層安全回采積累了經驗，有很好的推廣和應用價值。

[1]國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局.防治煤與瓦斯突出規定[M].北京：煤炭工業出版社，2009