寺河礦二號井9號煤“U”型通風綜采工作面瓦斯綜合治理技術

梁 謙

（晉城煤業集團 寺河礦，山西 晉城 048019）

寺河礦二號井目前開采9號煤，一直采用 “U”型通風系統結合鄰近層頂板高位鉆孔抽放瓦斯方式，但是隨著礦井生產向西推進，9號煤層工作面已進入寺河礦3號煤層已采區下部，出現了鄰近層、采空區、本煤層瓦斯大量涌出，9號煤采面瓦斯涌出總量急劇升高，上隅角和回風巷瓦斯時常超限，嚴重制約了礦井的安全生產。

1 94310綜采工作面的概況

94310工作面位于礦井的九四盤區，工作面標高497～528m，垂深920～1072 m，走向長 1 600 m，傾斜長172.5 m，煤層厚度1.3～1.7 m，平均1.5 m；采用一次采全高綜合機械化采煤工藝，通風系統為“U”型。上部3號煤為寺河礦2303、2304采煤工作面（已回采）。工作面回采期間平均絕對瓦斯涌出量32 m3/min，最高可達40 m3/min，配風量 1800m3/min。

2 94310綜采工作面的瓦斯涌出源測定及分析

綜采工作面瓦斯涌出源主要包括：工作面落煤、煤壁、采空區瓦斯涌出。其中，采空區瓦斯又分本煤層和鄰近層瓦斯涌出。經對94310綜采工作面瓦斯涌出源測定（如表1所示），工作面采空區、工作面落煤、煤壁瓦斯涌出量分別占工作面總瓦斯瓦斯涌出量的67.7%、15.9%和16.4%。該工作面的瓦斯主要源是采空區。

表1 94310綜采工作面瓦斯涌出數據統計分析表

3 94310綜采工作面的瓦斯綜合治理方案

3.1 鄰近層頂板高位鉆孔抽放技術

通過頂板走向鉆孔探測，確定94310綜采工作面裂隙帶距離頂板高度為20m，并滯后工作面25m左右，單個鉆孔影響半徑3m，鉆孔與巷道夾角10～14°，鉆孔與頂板的仰角13～20°，每個鉆場內布置10個抽放鉆孔：長鉆孔5個，鉆孔長度90 m，短鉆孔5個，鉆孔長度60 m，鉆孔孔徑φ113mm，鉆孔接替（壓茬）長度35m。

圖1 94310綜采工作面鄰近層頂板高位鉆孔示意圖

抽放鉆場布置在回風順槽，第一個鉆場距離工作面長度80 m，其余鉆場間距50 m，鉆孔封孔采用水泥漿，封孔長度4.5 m，封孔管徑90 mm。抽放管路采用管徑φ355 mm×16.9 mm的聚乙烯管，快速接頭連接。見圖1。抽放效果：抽放濃度38%，抽放純量16～18m3/min。

3.2 采空區埋管抽放技術

采空區埋管抽放：一方面用來治理本煤層采空區瓦斯；另一方面是當鄰近層抽放不到位時，對鄰近層遺漏至本煤層采空區的瓦斯進行補充抽放，特別是在鄰近層抽放鉆場接替期間，采空區埋管抽放效果發揮效果最佳。

圖2 94310綜采工作面采空區埋管抽放示意圖

見圖2。根據94310綜采工作面采空區埋管管路服務的范圍和所擔負輸送抽排量的大小，算得采空區埋管管路管徑D280 mm×16.6 mm，布置長度1 600 m，抽放管路平放在巷道底板上，抽放三通規格與采空區埋管管路相同，每間隔13.5 m安設一個抽放三通（每間隔四根抽放管安設一個三通），安設位置應在鄰近層抽放鉆場接替區域內（超前靠工作面最近抽放鉆場10 m處），抽放三通口方向朝上，盡量靠巷道頂部，距頂板不超過300 mm，抽放三通口平鋪塑料網，防止煤渣及矸石落入管內，除在用的抽放三通外，其余抽放三通要安裝堵頭。抽放三通的使用及接替，當工作面推進至末排柱靠近抽放三通時，打開抽放三通正上方的堵頭，在抽放三通位置設置木垛，規格1.2m×1.2m，當末排柱靠近第二個抽放三通時，斷開第二個抽放三通與采空區管路連接，并在抽放管路斷開處安裝堵頭，同時打開三通正上方的堵頭，并在抽放三通位置設置木垛，依此類推進行埋管抽排。抽放效果：抽放濃度6%，抽放純量4m3/min。

3.3 本煤層抽放技術

94310綜采工作面施工本煤層順層抽放鉆孔，根據工作面傾斜長度172.5 m，鉆孔終孔位置距離對面巷道垂距不大于20m的規定，確定鉆孔長度153 m。根據抽放影響半徑3 m，確定鉆孔間距3m，抽放鉆孔孔徑選用94mm，鉆孔封孔采用水泥漿，封孔長度4.5 m，封孔管徑90 mm。經對本煤層及鄰近層抽放量進行計算，確定本煤層抽放與鄰近層抽放共用一趟管路，管徑D355 mm×16.9mm的聚乙烯管，快速接頭連接，見圖3。抽放效果：抽放濃度9%，抽放純量3.5m3/min。

圖3 94310綜采工作面本煤層抽采示意圖

表2 94310瓦斯綜合抽放技術抽放效果表

4 94310綜采工作面的瓦斯綜合治理效果

采用上述鄰近層頂板高位鉆孔抽放、采空區埋管抽放、本煤層順層抽放的綜合瓦斯抽放技術，其效果如表2所示。由表2知，瓦斯綜合治理后，收到了良好效果，工作面平均瓦斯抽放率達到78.23%，當工作面日均推進4～6m時，回風巷及上隅角瓦斯濃度均在0.30%～0.60%，未發生瓦斯超限事故，解決了上隅角和回風巷瓦斯超限問題，確保了9號煤“U”型通風系統綜采工作面的安全生產。

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