大采高綜采工作面初采期間瓦斯綜合治理技術

[摘 要]為了解決大采高工作面初采期間，高抽巷、底抽巷、上隅角埋管等瓦斯治理工程暫時無法充分有效發揮作用，采空區易集聚大量高濃度瓦斯，頂板冒落不及時，易造成瓦斯超限的實際問題，通過采用超前密集順層鉆孔，高抽巷貫通孔，大流量抽采系統，瓦斯動態監測及預警，煤層注水及礦壓控制等多個方面采取措施，確保了安全順利回采。

[關鍵詞]大采高；初采；瓦斯治理；技術；

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0373-01

0 引言

采煤工作面初采是煤礦瓦斯管理的重點和難點，回采初期因采空區尚未冒落，工作面頂底板巖層未松動卸壓，高抽巷、底抽巷等瓦斯治理工程尚不能有效發揮作用，特別是大采高工作面，由于切眼跨度大，支護強度高，回采時往往不能及時冒落，因而形成一個巨大的“瓦斯庫”，一旦頂板懸頂達到極限瞬間冒落，極易造成采空區集聚的高濃瓦斯瞬間大量涌入工作面，造成瓦斯超限事故。

1 工作面概況

1341（3）工作面為謝橋礦第二個開采13-1煤的大采高工作面，工作面標高-555～609m，走向長982.4m，傾斜長206.5m，煤層均厚5m，傾角10～15°。原始瓦斯含量6.1m3/min，可解析瓦斯含量5.1 m3/min。回采瓦斯治理措施主要為高抽巷，高抽巷距距13-1煤頂板法距28～32m，內錯上順槽20m，預計回采絕對瓦斯涌出量40m3/min。

2 初采期間瓦斯綜合治理技術

2.1 初采段密集順層交叉鉆孔采前預抽

在上、下順槽鉆場內施工工作面順層鉆孔，終孔間距5m，在工作面開切眼設計3個鉆場，施工扇形密集順層鉆孔，終孔間距3m，控制工作面前方80m范圍內煤體， 所有鉆孔全程下1吋花管護孔，具體見圖1。回采前進行預抽，回采期間實施卸壓攔截抽采，抽采負壓≥13Kpa，預抽時間累計113天，抽采瓦斯量約45萬m3，抽采率61%。預抽后實測初采段煤體可解吸瓦斯含量1.96 m3/min。

2.2 高抽巷貫通孔

為使高抽巷自回采開始即可發揮作用，在工作面切眼對應位置，向高抽巷施工貫通孔，孔徑Φ113mm，設計施工20個。實際施工過程中，根據高抽巷管路抽采能力進行設計優化，成孔后采用Φ153mm鉆頭擴孔，共施工14個，額定通過流量178 m3/min。通過圖3可以看出，高抽巷在回采之初混合流量即達到100 m3/min，抽采濃度1.2%，說明貫通孔與采空區溝通良好，隨著工作面不斷推進，抽采濃度逐漸上升，最高濃度16.6%，最大流量135m3/min。

2.3 供風最大化

初采期間加大工作面配風量，保證工作面風量≥2600 m3/min。通過系統調整，工作風量最大3300 m3/min，回采穩定在3000 m3/min。

2.4 大流量抽采

2.4.1高抽巷埋設3路抽采管（2路Φ477、1路Φ325），采用地面1臺2BEF72泵獨立抽采（額定流量500 m3/min），設計系統流量≥140m3/min。

2.4.2上隅角敷設2路Φ325抽采管，采用2臺2BE-403移動泵（額定流量86 m3/min），設計流量≥120 m3/min。初采期間系統設計總抽采流量達260 m3/min，同時實現高低濃分開抽采。

2.5 瓦斯監測及預警

2.5.1工作面割煤時，專職瓦斯檢查員對工作面煤壁、架頭及回風流瓦斯變化情況進行動態檢查，當煤壁、架頭瓦斯濃度≥1.5%或回風流中瓦斯濃度≥0.5%時，必須停止煤機割煤。

2.5.2初采期間在1341（3）上隅角敷設束管，工作面每退尺5m，新增設一路束管，束管檢測口設在上隅角頂部，每小班檢查不少于3次，確保連續監測采空區瓦斯情況。

2.6 煤層注水

在工作面上、下兩巷靠近切眼的鉆場內，利用已施工的順層鉆孔進行煤層高壓注水，每個鉆孔均通過直徑16mm高壓膠管與注水裝置連接。

2.7 合理控制工作面采向及推進度

2.7.1嚴格跟頂回采，減少頂部遺煤，每圓班退尺不超過5m，采高控制在4.8m～5m。

2.7.2工作面退尺10m后，保證工作面下出口超前上出口不小于15m，工作面呈偽斜布置，控制頂板分步來壓，保證頂板分段冒落。

3 應用效果

3.1 瓦斯治理方面

回采初期上隅角充呈進風狀態，由此判斷大流量抽采效果明顯，由于切眼順層鉆孔對回采前方瓦斯提前進行預抽和煤層注水，回采過程中煤璧站立較好，未發生片幫現象，煤體塑性增強，瓦斯含量顯著降低，割煤期間煤璧瓦斯0.5%～0.8%。工作面于2012年6月23日正式回采，至6月29日初次放頂結束，平均日產6800t，最高日產11400t，風排瓦斯量9 m3/min，抽采量22 m3/min，抽采率71%。回風瓦斯最大0.57%，平均0.27%，最大絕對瓦斯涌出量36.5 m3/min。實現了安全順利初采。

3.2 頂板管理方面

通過合理控制采高及推進度，控制工作面下出口超前距離，有效緩解了工作面頂板初次來壓劇烈程度，避免了頂板的大面積突然垮落，通過架后采空區頂板觀測，自下向上向兩巷開始逐漸冒落，壓力顯現平穩，支架壓力觀測未出現明顯的壓力突然增大及泄液現象，推進至31m時老頂全部垮落，初次放頂結束。

4 結語

4.1高抽巷在回采初期必須盡快發揮作用，盡量采用大直徑貫通孔，鉆孔通過流量應大于高抽巷設計流量。抽采系統能力必須滿足設計要求。本面設計流量≥200m3/min，系統實際流量280m3/min，實現抽采“最大化”。

4.2在回采前對初采范圍的煤體實施鉆孔預抽和煤層注水。一是降低本煤層瓦斯含量，減少割煤時瞬間瓦斯涌出，避免與采空區瓦斯形成疊加效應。二是提高了煤體強度，針對5m以上的大采高工作面，一旦片幫極易造成瓦斯超限。

4.3 初采期間防止頂板大面積突然冒落是瓦斯治理的重要環節，因此必須加強頂板管理，嚴格跟頂回采，減少采空區遺煤。合理控制采向，保持合理推進度，使頂板緩慢分段垮落。

參考文獻：

[1]錢鳴高，石平五. 礦山壓力與巖層控制[M ]. 徐州：中國礦業大學出版社， 2003.

[2]運寶珍，劉洪. 瓦斯災害防治技術？〔M〕. 北京：煤炭工業出版社， 2007.

[3] 俞啟香. 礦井瓦斯防治[M ]. 徐州：中國礦業大學出版社， 1992.

作者簡介：

劉吉祥（1984-），男，工程師，2006年畢業于安徽理工大學安全工程專業，現工作于淮南礦業集團安全監察局通風處，從事“一通三防”及瓦斯、防突管理。