ABOK煤礦回采工作面瓦斯管理實(shí)踐與思考

吳 道

（中鼎國(guó)際工程有限責(zé)任公司，江西 南昌330096）

1 概況

ABOK煤礦系中鼎國(guó)際建設(shè)集團(tuán)公司與馬來(lái)西亞一公司合作煤礦，年生產(chǎn)能力150kt。

該礦位于加里曼丹島馬來(lái)西亞與印度尼西亞交界山脈北側(cè)SriAmam地區(qū)丘陵地帶，礦區(qū)范圍：東經(jīng)111°59′～111°01′00″，北緯102°08′～1°03′35″；井口坐標(biāo) X：5579.2，Y：8507.2，Z：100.2m；礦井開(kāi)采水平為－90m～－45m；礦區(qū)面積約2km2。

礦區(qū)地質(zhì)及煤層情況：井田為近東西走向，由北向南呈單一傾斜構(gòu)造，傾角為6°～14°，含可采煤層1層，煤層厚度為0.35～1.97m，平均厚度1.2m，煤層沉積穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，為優(yōu)質(zhì)煉焦和動(dòng)力煙煤。煤系地層厚度50～400m，上覆地層第四系表土覆蓋，厚度7～55m，陸相沉積，火成巖以巖床形式出現(xiàn)，由淺至深侵入，在煤層中形成變薄及天然焦條帶，對(duì)煤層開(kāi)采有一定影響。

煤層瓦斯、自燃傾向性、煤塵爆炸性情況：在礦井開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯涌出量與煤層厚度、煤層開(kāi)采深度、工作面長(zhǎng)度、工作面產(chǎn)量有密切關(guān)系。2011年10月對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行了等級(jí)鑒定，結(jié)果為高瓦斯礦井。回采工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為7.492m3／min，相對(duì)瓦斯涌出量為20.27m3／t；掘進(jìn)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為1.066m3／min，相對(duì)瓦斯涌出量為56.94m3／t；礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為 12.85m3／min，相對(duì)瓦斯涌出量為33.85m3／t；經(jīng)鑒定為容易自燃煤層，發(fā)火期為3～4個(gè)月；煤塵具有爆炸性，抑爆巖粉量為45%。

2 礦井開(kāi)采情況

礦井采用中央片盤斜井開(kāi)拓，中央并列抽出式通風(fēng)，井筒集中布置在井田中央，分成東、西兩翼，由東至西分別有東風(fēng)井、主皮帶運(yùn)輸井、軌道提升井、西風(fēng)井4個(gè)井筒，均采用礦用工字鋼金屬支架梯形棚支護(hù)。

采煤方法及采煤工藝：采用走向長(zhǎng)壁后退式采煤方法，工作面走向長(zhǎng)600～700m，傾斜長(zhǎng)80～200m；采煤工藝為人工電煤鉆打眼、爆破落煤，工作面采用30kW刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤、人工扒煤、順槽及斜井均采用皮帶運(yùn)輸至地面工業(yè)廣場(chǎng)，工作面采用1.2～1.8m單體液壓支柱、金屬鉸接頂梁支護(hù)頂板，采用“兩采一準(zhǔn)”正規(guī)循環(huán)作業(yè)方式，采用全部垮落法管理頂板，最大控頂距4m，最小控頂距2 m，放頂步距2m，即“見(jiàn)四放二”，工作面采用全負(fù)壓通風(fēng)，工作面有效風(fēng)量600～800m3／min。

3 回采工作面瓦斯管理實(shí)踐

ABOK煤礦工作面瓦斯，主要集中在工作面上隅角附近，且上隅角瓦斯?jié)舛冉?jīng)常處于超限狀態(tài)，乃至瓦斯積聚，針對(duì)這種情況，為有效消除安全隱患，ABOK煤礦花了2年多時(shí)間，先后對(duì)3個(gè)不同面長(zhǎng)的工作面瓦斯管理進(jìn)行了摸索，積累了一些卓有成效的經(jīng)驗(yàn)。

1）2012年12月～2013年8月，在長(zhǎng)150m、走向長(zhǎng)360m的西五工作面生產(chǎn)期間，大部分瓦斯?jié)舛染诎踩珴舛确秶ぷ髅嫔嫌缃歉浇?m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛瘸蓿缃谴嬖谕咚狗e聚的現(xiàn)象，濃度一般在3%～9%，工作面回風(fēng)流中瓦斯在正常情況下，瓦斯?jié)舛仍诎踩秶鷥?nèi)，僅在工作面放頂后1小時(shí)左右、放炮過(guò)程中偶爾出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，首先是采取了以下措施：① 工作面配備專職瓦斯員，負(fù)責(zé)工作面瓦斯檢查，采取風(fēng)障法將隅角瓦斯排放至安全濃度；②工作面5m范圍內(nèi)采用風(fēng)鎬落煤；③工作面8m范圍內(nèi)改用木杠頂梁和單體液壓支柱支護(hù)頂板；④ 工作面使用水炮泥和黃泥進(jìn)行嚴(yán)實(shí)封孔，由瓦檢員負(fù)責(zé)落實(shí)監(jiān)督檢查；⑤ 放頂、放炮期間回風(fēng)巷內(nèi)停止工作、撤出人員、設(shè)置警戒。其次是為了做到措施更完善，采取布置超前輔助風(fēng)巷方法，即在工作面上出口留好10m煤柱，掘一條與回風(fēng)巷平行煤層巷道，每隔12m與上回風(fēng)巷連通，形成超前出口，始終保持1～2個(gè)超前出口，這樣工作面上隅角瓦斯超限和積聚問(wèn)題得到有效解決，保證了工作面作業(yè)地點(diǎn)瓦斯不超限，該工作面于2013年8月28日安全收尾。

2）2013年9月～2014年6月，開(kāi)采長(zhǎng)200m、走向長(zhǎng)450m的西六工作面，由于工作面相對(duì)加長(zhǎng)、開(kāi)采深度加深、瓦斯涌出量增加，盡管按照西五工作面所采取的超前輔助風(fēng)巷方法，解決了工作面作業(yè)點(diǎn)瓦斯不超限的問(wèn)題，但工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸蓿绊懶腥恕⑦\(yùn)料安全，存在安全隱患。針對(duì)這種情況，在井下安裝1臺(tái)20m3／min瓦斯抽放泵，建立了井下移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)，對(duì)工作面采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽放，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐摸索，在超前輔助風(fēng)巷的基礎(chǔ)上進(jìn)行完善，將超前出口規(guī)范為超前行人出口、瓦斯自然排放出口、瓦斯抽放出口。在瓦斯自然排放出口處構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)窗，用于調(diào)節(jié)風(fēng)量，達(dá)到調(diào)節(jié)瓦斯排放的目的；在瓦斯抽放出口處構(gòu)筑密閉，將瓦斯抽放管路預(yù)埋在內(nèi)面，隨著工作面的推進(jìn)，抽放瓦斯也不斷邁步更替抽放。通過(guò)摸索，抽放距離在距工作面30m的采空區(qū)內(nèi)，瓦斯抽放效果較好，可以保證工作面瓦斯不超限，上隅角瓦斯積聚問(wèn)題和回風(fēng)巷瓦斯超限問(wèn)題均得到解決。但是，在瓦斯抽放的過(guò)程中，用比色管對(duì)抽放管內(nèi)氣體進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)比色管有CO棕色環(huán)現(xiàn)象，且CO濃度由低到高，有時(shí)CO濃度高達(dá)1×10－3，由于在馬來(lái)西亞沙拉越州缺乏礦井氣體分析機(jī)構(gòu)，未能對(duì)抽放管內(nèi)氣體進(jìn)行分析化驗(yàn)，經(jīng)多方咨詢、查閱有關(guān)技術(shù)資料，只能按照煤層自然發(fā)火情況處理，決定停止工作面采煤，進(jìn)行收尾、封閉。重新在外部布置新工作面，繼續(xù)按照上述工作面做法，工作面推進(jìn)到一定距離，同樣在抽放管內(nèi)檢查氣體，用比色管檢查同樣有棕色環(huán)現(xiàn)象，CO濃度與前述同出一轍，以此來(lái)推斷采空區(qū)有煤層自然發(fā)火現(xiàn)象，值得思考，需要時(shí)間和實(shí)踐的進(jìn)一步檢驗(yàn)。那么，在工作面沒(méi)有其它異常出現(xiàn)的情況下，工作面繼續(xù)推進(jìn)，加強(qiáng)氣體檢查，在抽放管內(nèi)瓦斯?jié)舛仍?5%以下時(shí)，調(diào)節(jié)自然排放風(fēng)窗大小，對(duì)抽放系統(tǒng)進(jìn)行選擇性的抽放，以工作面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀逓樵瓌t，該工作面于2014年6月5日安全收尾。

3）2014年6月～9月，開(kāi)采長(zhǎng)80m、走向長(zhǎng)180m的西六外工作面，工作面、回風(fēng)巷瓦斯均不超限，僅工作面上隅角瓦斯有積聚現(xiàn)象，瓦斯?jié)舛?%～6%，采用超前輔助風(fēng)巷方法可以解決上隅角瓦斯積聚的問(wèn)題，但煤柱損失達(dá)12.5%；也采用了西五工作面瓦斯管理的前期做法，用風(fēng)障進(jìn)行瓦斯排放，結(jié)合其它配套措施，保證工作面、回風(fēng)巷、上隅角瓦斯不超限、不積聚，該工作面于2014年9月20日安全收尾。

4 實(shí)踐思考及建議

綜上實(shí)踐，ABOK煤礦基本可以梳理出一套比較適合本礦回采工作面瓦斯管理辦法，歸納起來(lái)就是：以超前輔助風(fēng)巷、超前出口為主，完善“三出口”（即超前行人出口、自然瓦斯排放出口、瓦斯抽放出口）、結(jié)合選擇性瓦斯抽放方式、經(jīng)濟(jì)合理的工作面長(zhǎng)度（120～150m）的瓦斯管理辦法。這樣，既能解決回采工作面上隅角瓦斯超限和積聚的普遍性問(wèn)題，又能解決回風(fēng)流中瓦斯超限問(wèn)題，防止對(duì)采空區(qū)過(guò)度抽放可能引起的煤炭自燃現(xiàn)象發(fā)生，同時(shí)又能保證工作面正常推進(jìn)。

幾點(diǎn)建議：

1）瓦斯移動(dòng)抽放系統(tǒng)應(yīng)該改為地面永久抽放系統(tǒng)，從根本上達(dá)到瓦斯抽放的目的，消除安全隱患。

2）對(duì)瓦斯抽放管內(nèi)的CO檢測(cè)指標(biāo)來(lái)確定采空區(qū)是否煤炭自然發(fā)火，缺乏足夠的科學(xué)依據(jù)，需要做進(jìn)一步的調(diào)查研究，以有利于科學(xué)決策，指導(dǎo)安全生產(chǎn)。