頂板復合煤層布置下行通風工作面的難點分析

趙智 鐵法煤業（集團）有限責任公司曉南礦

一、工作面概況

（一）工作面位置

W2-721工作面地表位于張莊村東部,有一個液化氣站、部分民房、商戶及平坦耕地,采動影響范圍內涉及兩條村級公路（曉南礦-張莊;宋荒地村-汪荒地村）、三條高壓線（兩條：曉南礦-張莊6KV）、五條通訊電纜，標高+68--+78m。井下位于曉南井田西二采區的南部；該工作面西、北部以F23-4斷層為界；南至7-2#煤層可采邊界；東部與W-720工作面采空區相鄰。上部4不可采，由北向南逐漸尖滅；與上部4煤層間距14～21m，平均17m；下部為8煤，厚度0.65m，與8煤層間距11m～13m，平均12m。

（二）煤層及煤質

煤層情況：W2-721工作面所開采的煤層為上含煤段的7-2煤,煤層厚度1.54m～4.60m,平均厚度2.84m，煤層南部薄,向北逐漸增厚。煤層結構復雜，夾矸2～10層，巖性為泥巖、炭質泥巖，厚度0.11～0.80m。煤層呈條帶狀結構,貝殼斷口,瀝青光澤，節理發育。

煤質情況：本工作面開采煤層為長焰煤,煤質較好。工作面的煤質化驗成果采用掘進時的凈煤工業指標為：水份(Mt):8.60%%%,灰份(Ag):22.54%,發熱量(Qnet,ar):22.19MJ/kg。已相鄰W2-720工作面揮發分指標作為本工作面的揮發分指標：揮發分(Vr)39.21%;

二、頂板復合煤層頂板布置下行通風存在的問題

（一）下行通風前隅角的瓦斯治理問題。

（二）易自燃煤層的采空區自然發火防治問題。

（三）為治理下行通風前隅角瓦斯問題增加工作面風量容易引起采空區浮煤自燃。

（四）前隅角埋管改變采空區場流方向，增大采空區漏風，易引起采煤區浮煤自燃。

由以上問題可以看出在頂板復合層厚且為下行通風時，為防治瓦斯而采取的措施對采空區自然發火有一定的影響，造成下行通風工作面防治瓦斯與防止自然發火相互制約的問題，在如何解決此問題應制定相應的措施。

三、問題的分析與解決方案

為解決該工作面回采期間下行通風帶來的瓦斯防治難點及頂板復合煤層易自燃所帶來的自然發火隱患，我礦經研究決定，針對上述存在的問題進行分步驟、分層次、分主次的方案進行實施。

（一）立體式布孔有效解決前隅角及工作面瓦斯問題

1.瓦斯抽采系統布置情況。曉南礦地面泵站安裝6臺水環式真空泵,型號分別是2BEC-42、2BEC52、CBF-730，額定抽采量分別是120、250、550m3/min。工作面回順接設一趟∮273mm瓦斯管路、一趟∮400mm瓦斯管路，同時在運順接設一趟∮273mm瓦斯管路抽采前隅角瓦斯。

2.立體式布孔方案。瓦斯抽采鉆孔布置參數一般包括孔徑、方位角、傾角、孔長等，鉆孔參數選擇主要依據工作面瓦斯來源、采空區瓦斯分布、采空區頂板裂隙帶位置、采場礦壓及頂板賦存條件等因素。由于該工作面為下行通風，瓦斯比空氣密度小，采空區內的瓦斯向前隅角運移，容易造成前隅角瓦斯超限，我礦采用立體式布孔，有效解決了前隅角瓦斯問題。

（二）立體式布孔在下行通風工作面瓦斯防治效果評價

工作面配風量1100m3/min，回風流瓦斯濃度0.6%，風排瓦斯量為6.6m3/min，抽采瓦斯量為10.01m3/min，工作面絕對瓦斯涌出量16.61m3/min，抽采率為60.3%，其中運順埋管抽采量為7.24m3/min，占絕對瓦斯涌出量的43.59%，證明運順埋管對于瓦斯治理起到關鍵作用；回順鉆孔及高位鉆場抽采量為2.77m3/min，占總抽采量的16.67%。

四、分層次布置注水孔、搭接式注水防止采空區浮煤自燃

（一）回采前開切折疊式注泥孔防止開切眼煤柱自燃

在運、回順隅角噴漿段利用手持式風動鉆機每間距3m施工1個注泥孔，鉆孔在巷道腰線以上，孔深2m，孔內安設1.5m長1吋管，利用聚氨酯對鉆孔進行封孔，利用阻泥泵通過1吋管對煤壁進行注阻化劑（白泥；氯化鎂）。

（二）回采期間利用注水孔搭接式注水對采空區全面布控，防止采空區浮煤自燃

該工作面為下行通風，隨工作面的回采采空區內的三帶發生變化，經埋管測量采空區內的氧氣情況，氧化帶向采空區內部延深至17~98m，使采空區內的浮煤在氧化帶滯留的時間較長，容易發生采空區浮煤自燃的現象，為角決此問題，我礦采取了注水孔搭拉式布置，利用鉆機在運順、回順鉆場內、高位鉆場內、舊巷內施工消火孔，實現注水孔搭接式布置，使采空區內使用注水孔全面布控，向采空區大范圍注水，使其氧化帶內浮煤不能積聚熱量，有效控制采空區內的自然發火現象。

五、總結

在頂板復合型煤層中布置下行通風時，需面對著瓦斯治理及采空區自燃發火的危險，為確保安全生產，在下行通風的瓦斯治理中應采取立體式布孔方式對回采工作面采空區進行瓦斯抽采工作；在防止采空區遺煤自然發火的工作中，應采區分層次、搭接式注水的方式進行防火工作。我礦在頂板復合型煤層下行通風中，針對瓦斯、自然發火防治采取了有效的手段，確保了該工作面的安全回采。