綜采工作面初采及回采期間礦井開采治理技術研究

王海浪，姬鵬錦，陳國棟

（貴州誠搏煤業有限公司天合煤礦，貴州 習水 564600）

1 概況

貴州省金沙縣某礦投產于2010年，設計生產能力90t/a，礦區內含煤巖系為上二疊統龍潭組，含煤7～14層。含煤巖系總厚90～105m，平均厚100m，含煤總厚7.03m，含煤率7.03%，現探明全區可采煤層2層(C9、C15)，其中C9煤層上覆C5煤層，局部可采，平均總厚3.89m。可采煤層含煤率為4.59%。該礦屬于突出礦井，伴隨產量的持續提高，瓦斯治理的難度不斷增大，尤其是對于初采、回采期間的瓦斯超限問題，治理的難度非常巨大，礦按照要求合理分配風量，工作面初采、回采期間的瓦斯超限問題未得到有效解決，分析原因，一是因為開采初期工作面初次來壓，容易出現瓦斯集中釋放的情況，二是在工作面回采期間，受采動影響，鄰近煤層瓦斯大量涌入工作面，造成瓦斯超限。

2 治理技術

2.1 強化工作面通風

工作面在初采期間瓦斯超限的其中原因是煤層本身的瓦斯含量高，因此盡量減少回采巷道、煤壁通風阻力；提前對回采巷道兩側瓦斯抽排放，將煤層中的瓦斯釋放出來，減少巷道瓦斯涌出，降低通風瓦斯含量；加強工作面下隅角管理，對下隅角打設隔離墻或采用廢舊風筒設置風障，阻止新鮮風灌入采空區，從而減少回采工作面漏風，提高回采工作面風量利用率的同時，也能解決回風流瓦斯長期超限的問題。

2.2 降低初采來壓

在初采期間，工作面老頂會出現初次垮落的現象，據該礦收集總結初次來壓步距為50-60m，初次來壓，容易造成瓦斯的集中釋放，引發瓦斯超限。根據C9煤層頂板特性，遇水易斷裂，針對工作面老頂實施水壓預裂，破壞頂板完整性，以此來降低初采來壓的前度，實現對頂板垮落問題的有效控制，確保開采過程中冒落的矸石填滿采空區，盡可能做到隨采隨落。通過此方式，減弱工作面老頂初次垮落時的強度，減少瓦斯在垮落瞬間的涌出量。以2095工作面為例，通過水力壓裂的方式來破壞頂板的完整性，降低初采來壓低的強度，減少工作面在初采期間的瓦斯濃度，實現對瓦斯超限問題的治理。

2.3 本煤層瓦斯治理

2095工作面回采期間在工作面運輸巷上幫、回風巷下幫垂直煤壁沿煤層傾向布置順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯。在整個預抽區域內均勻布置，抽采半徑按照1.5m進行設計，要求鉆孔間距3m，孔徑不小于94mm，封孔長度不小于15m，鉆孔施工至停采線外不少于20m范圍；2095運輸巷施工鉆孔長度為110m，回風巷施工鉆孔長度為90m，中間壓茬距為10m，立即封孔連抽，控制整個回采區域。

2.4 臨近層瓦斯治理

2095綜采工作面回采過程中采取高位鉆場頂板走向鉆孔或頂板高位傾斜鉆孔（在距C5煤層底板法向距離不小于5米位置）抽采回采過程中臨近煤層向采空區涌出的瓦斯。高位鉆場施工前要探清C9煤頂板距C5煤層的距離，合理選擇高位鉆場距C9煤頂板的位置，確保高位鉆場頂板距離C5煤底板最小距離不小于5m。頂板走向鉆孔控制2095回風巷向切眼方向斜長90m范圍，每組鉆孔壓茬距離不小于30m，孔徑不小于94mm，終孔間距10m，施鉆結束，立即封孔連抽，防止鉆孔瓦斯涌出至回風巷。

2.5 采空區瓦斯埋管抽放

目前在該礦使用埋管抽放采空區積聚瓦斯方法，屬于邊采邊抽采空區瓦斯方法，在2095回風巷鋪設兩趟管路，管路材質為聚乙烯管，管徑600mm，一趟沿巷道頂板吊掛，主要抽取上覆C5煤層卸壓瓦斯和采空區聚集瓦斯；另一趟沿巷道底板鋪設，抽取下覆C15煤層通過C9煤層底板涌出的瓦斯；同時在上隅角打設隔離擋墻，阻止采空區瓦斯涌出，形成采空區負壓抽放。

3 治理效果

在采取上述措施進行瓦斯治理后，瓦斯涌出減少，以2095工作面為例，治理前后的瓦斯涌出量曲線如圖1所示。

對比圖1可以看出，在采取相應措施進行瓦斯治理后，風排瓦斯量較為均衡，無異常的瓦斯涌出峰值。工作面頂板注水預裂來壓更加頻繁，強度減小，巷道老頂的垮落分段進行。據統計分析，有兩個顯著的特點，一是頂板垮落均勻，垮落步距減??；二是工作面初采期間的瓦斯涌出量與未采取頂板注水前瓦斯涌出量減少2/5，這也表明通過鉆孔注水的方式，的確能夠加大煤層瓦斯的釋放[1]。本煤層瓦斯治理主要降低回采巷道瓦斯及回采時落煤瓦斯含量，有效減少工作面回采落煤時煤層瓦斯涌出量；回風巷高位鉆場走向鉆孔和運輸巷高位傾斜鉆孔抽放，解決了上覆未開采C5煤層采動卸壓瓦斯和采空區的積聚瓦斯；采空區埋管抽放，抽取上覆C5煤層冒落帶涌向采空區瓦斯同時，也抽取下覆C15煤層通過C9煤層底板向采空區涌出瓦斯，綜合幾種抽放技術，將瓦斯濃度降至安全濃度以下，有效控制回采時瓦斯超限。

4 結語

總而言之，治理工作面初采、回采期間瓦斯的方法很多，均要根據工作面、采空區實際情況，針對性的采取適合的治理方法，首先對瓦斯的來源以及瓦斯超限的原因進行分析，采取可行的措施和方法，做好瓦斯治理工作，對綜采工作面在初采、回采期間存在的瓦斯超限問題進行解決，以切實保證煤礦生產過程的安全，促進生產效率的提高。

圖1 2095工作面治理前后瓦斯涌出量變化曲線（上圖為治理前，下圖為治理后）