采煤工作面上隅角瓦斯治理技術研究

陳宗豪 王璨 陳洪濤

（河南神火煤電股份有限公司葛店煤礦，河南 永城 476612）

采煤工作面上隅角瓦斯治理技術研究

陳宗豪 王璨 陳洪濤

（河南神火煤電股份有限公司葛店煤礦，河南 永城 476612）

通過對33022工作面瓦斯地質資料、回采工藝以及頂板管理辦法的分析，并結合監測監控系統瓦斯參數以及現場瓦斯抽采參數，探討了該工作面上隅角的瓦斯防治方法，從而為采面上隅角的瓦斯治理工作提供有力依據。

上隅角；瓦斯；治理技術

1 研究區域概況

葛店煤礦井田位于河南省永城市高莊鎮葛店村，地處豫皖邊界。葛店煤礦礦區面積18.1km2，現有可采儲量1 400萬噸。葛店礦原為低沼礦井，但隨著開采深度的增加及雙廟擴大區的開發，瓦斯涌出量呈明顯增加趨勢，2009年葛店礦經鑒定升級為突出礦井。雙廟擴大區為煤與瓦斯突出區域，北翼煤柱采面為非突出區域。

葛店煤礦33022工作面位于葛店煤礦雙廟擴大區，33022工作面為雙廟33采區首采面，其北為雙廟33回風、皮帶和軌道大巷，南為未開拓區，西為南31022采空區，東為走向15°，傾向105°，傾角50-65°，落差0-30mF3斷層。其主采煤層三22煤層賦存于三煤組中部，采面平均長度80m，煤層平均厚度1.71m，傾斜傾角8°～14°。根據中國礦大對雙廟擴大區三22煤的測定；其瓦斯含量為0.49～13.32m3/t；本區處于地塹向斜構造位置，內部褶曲、斷層等地質構造比較多，煤層節理發育，煤體破碎，軟分層差異大，瓦斯涌出量很不穩定，個別地方出現瓦斯富集，突出危險性比較大。

33022 采面采用U型（上行通風）通風，采面需風量1 074 m3/min，實際配風量1 500m3/min，回風直接進入33專用回風巷。

2 工作面瓦斯來源情況

工作面瓦斯主要來源于：一是煤壁瓦斯的釋放以及放炮時采落煤體破碎，賦存瓦斯由吸附變為游離；二是來自采空區殘余煤體及周圍受采動影響的圍巖裂隙釋放。這些瓦斯部分沿風流一起流入采面的回風巷，另部分積聚在采面的上隅角及采空區，由于采面上隅角風流流動速度慢，會形成瓦斯積聚區，容易造成瓦斯超限，給采面瓦斯治理工作帶來了難度。

3 治理工作面上隅角瓦斯積聚措施

工作面上隅角瓦斯治理方法主要有：風障法、隅角埋管抽放、強制放頂和高位抽放。

3.1 風障法

在工作面的末端設置風障，增加工作面上隅角的風量，迫使部分的新鮮風流流經工作面的上隅角，稀釋并排走上隅角的瓦斯。但是該方法穩定較差，在風障的里端又容易形成另一個瓦斯積聚區，影響采煤工序。

3.2 埋管抽放

在工作面的隅角進行埋抽放管預抽采空區的瓦斯，防止瓦斯積存。這種方法可靠性差，因為負壓太大容易吸附其他雜質而堵住抽放管路，負壓太小又抽不出瓦斯，均起不到抽放效果。

3.3 強制放頂

采面每推進一排，在采空區頂板采取打眼放炮的方式進行強制放頂，消除瓦斯積存空間。但是該方法有時不一定能夠有效，因為放炮強制放頂需要一段時間才能垮落，如果該段時間內采空區積存大量的高濃度瓦斯，待到大頂突然大面積垮落時會造成瓦斯異常涌出，甚至出現瓦斯超限，影響采面的安全生產。

3.4 高位抽放

在風巷下幫每隔60m施工一個鉆場，每個鉆場布置3排鉆孔，分別控制煤層頂板上方10m、15m、20m，控制采空區深度20m左右，鉆場之間的鉆孔壓茬為20m。采面放炮時頂板震動欲裂，瓦斯通過頂板裂隙帶預抽到抽放管路中，通過該方法的實施治理上隅角瓦斯。但是僅靠采面放炮造成的頂板裂隙有限，而采空區瓦斯積存空間不小，一旦工作面周期來壓，采空區頂板會大面積垮落；或采面多工序作業時（例如采面放炮落煤造成頂板突然垮落），還是會造成瓦斯大量涌出，威脅采面的安全生產。

4 瓦斯治理方案的分析

經過以上瓦斯治理方案的分析，33022采面上隅角的瓦斯治理使用單一的方法很難取得有效控制。33022采面上隅角瓦斯治理采取強制放頂及高位抽放相結合的方法是最符合實際的。通過強制放頂制造頂板欲裂，瓦斯經過頂板的裂隙被預抽到抽放管路中，減小瓦斯積存空間。高位鉆孔布置示意圖如下：

為了證實該方法的實用性，在采面回采期間，每天安排專人對33022采面就近鉆場抽采參數進行了測定和統計，通過近兩個月鉆場各鉆孔瓦斯抽采參數分析，在強制放頂的助推下，高位鉆孔的抽采濃度明顯的升高，大部分鉆孔的抽采濃度均達到了80%以上，33022高位鉆場平均每分鐘抽出瓦斯量為2.51m3/ min（遠大于使用單一的高位抽放），該工作面配風量是1 500m3/ min，如果不采取強制放頂及高位抽放，33022采面每分鐘瓦斯涌出量將多出0.17%，再加上工作面煤壁正常涌出量及放炮時煤體釋放的瓦斯，工作面及上隅角的瓦斯濃度將明顯升高，一旦遇到地質異常構造帶，瓦斯極易可能超限（達到或者超過0.5%）。

5 治理方案的選取

33022 工作面上隅角瓦斯防治適宜使用強制放頂及高位抽放相結合的方案，特別是當遇到地質構造帶，巷道高冒區時，還必須在風巷頂板補充鉆孔，真正消除瓦斯積存空間。

6 結論

通過實施強制放頂及高位抽放相結合治理33022工作面上隅角瓦斯，日常瓦斯濃度均在0.04-0.06%之間，即使在工作面放炮、頂板周期來壓垮落期間，工作面、上隅角及工作面回風瓦斯濃度最高只達到0.14%，保證了工作面的安全生產。

TD712

A

1003-5168(2014)03-0015-01