綜采面上隅角瓦斯治理技術研究

郭榮輝

摘要：根據1301瓦斯地質情況，對上隅角瓦斯來源進行分析，根據1301回采工作面上隅角瓦斯來源，采用有針對性的上隅角瓦斯治理措施，取得了良好的效果，上隅角瓦斯濃度始終保持在0.5%以下，解決了上隅角瓦斯超限難題，為礦井的安全高效生產創造了良好條件。

關鍵詞：回采工作面;上隅角;瓦斯治理

1 概述

山西某礦為年產240萬t的大型現代化礦井，礦井相對瓦斯涌出量為36.43m3/t，絕對瓦斯涌出49.36m3/min。礦井開采分3個采區，現階段在2采區以及3采區分別布置一個綜采工作面。2采區的埋深約為360m，3采區埋深約為510m，由于3采區埋深較深，瓦斯涌出較2采區明顯增加。3采區正在回采的工作面為1301綜采工作面，開采3號煤層，煤層的平均厚度在3.8m，回采過程中絕對瓦斯涌出量在20m3/min，時常出現由于上隅角瓦斯超限引起工作面斷電情況，給礦井的安全生產帶來隱患，同時也制約回采工作的高效開展。因此，分析回采面上隅角瓦斯來源，并采取有針對性的上隅角瓦斯治理措施對保證礦井3采區回采工作面安全高效生產具有重要意義。

2 上隅角瓦斯來源分析

對1301回采工作面上隅角瓦斯數據測量分析，并結合回采面瓦斯地質情況，回采面的瓦斯涌出除了開采的3號煤層落煤瓦斯以外還有以下幾個瓦斯涌出作用因素[1-3]。

2.1 回采面U型通風

1301回采工作面采用傳統的U型通風方式，當風流經過回采面時難以避免的會有部分風流漏入到采空區，同時由于進風順槽、回風順槽壓差影響，漏入到采空區內的風流會攜帶大量的采空區瓦斯從上隅角位置向回風順槽涌出，加之上隅角風流速度較低，從而引起上隅角瓦斯出現一定程度的集中。

2.2 煤層頂、底板巖性

3號煤層的頂、底板巖層巖性均為砂巖，巖性較穩定，質地較為堅硬，回采過程中的周期來壓步距較大，經常發生采后頂板不垮落情況，并在上隅角位置形成瓦斯庫，當頂板垮落時，在垮落作用下，上隅角處瓦斯大量涌出，造成上隅角瓦斯超限。

2.3 緊鄰層影響

在3號煤層上部10m位置有2號煤層，煤層厚度在0.6m，為不可采煤層，取樣測定后2號煤層內瓦斯含量達到12.3m3/t。3號煤層開采之后，2號煤層大量卸壓瓦斯涌出到回采面開采空間，進一步造成上隅角瓦斯濃度增加。

3 上隅角瓦斯治理技術

3.1 回采面合理分配風量

回采面瓦斯的主要涌出來源是采空區瓦斯涌出，在一定程度上增加回采工作面風量可以減少回采面的瓦斯濃度，但是同時也增加了回采面風流的泄漏量，造成更多的采空區瓦斯涌出，因此需要根據現場實際情況調節回采面的供風情況。通過不斷的測量供風與上隅角瓦斯濃度之間的關系，最終確定回采面供風量在900～1000m3/min時，既可以滿足回采面供風需要上隅角瓦斯濃度也較底。

3.2 施工隔離墻

根據回采面進、回風順槽風流特征，在進風以及回風位置施工隔離墻，可以向采空區的漏風量，傳統的隔離墻施工是采用編織袋裝煤進行，存在施工的隔離墻與煤層頂板接觸不嚴情況[4-5]。因此，在隔離墻與頂板接觸部位采用黃泥進行封堵。

3.3 瓦斯抽采

根據瓦斯涌出來源采用瓦斯抽采堵截方式，減少回采面的瓦斯涌出。根據1308回采面的瓦斯涌出來源分析可以知道，回采面的瓦斯來源主要有臨近的2號煤層瓦斯涌出、采空區瓦斯涌出以及開采的3號煤層落煤涌出，其中采空區瓦斯涌出占據約為45%。因此，采用高、低負壓兩種瓦斯抽采方案對回采面瓦斯進行治理。

3.3.1 采空區埋管

在1301回采工作面的回風順槽布置一趟直徑為450mm的低負壓瓦斯抽采管路，并在回采面煤壁前方10m位置分出一直徑為200mm抽采管路，兩趟管理間的間距控制在10m。450mm抽采管路深入到采空區內20m左右，200mm管路深入到采空區10m左右。隨著回采工作面的不斷推進在隨著回采工作的不斷開展，每推進10m，拆除一趟管理，保證另外一管路在深入到采空區20m，依次循環布置。具體采空區埋管如圖1所示。

3.3.2 高位抽采鉆孔

在1301回風順槽內沒隔40m布置一個高位瓦斯鉆孔抽采鉆場，在鉆場內布置12個高位瓦斯抽采鉆孔，布置的鉆孔直徑為113mm，鉆孔的終孔位置內錯回風順槽5～40，在豎向方向上分兩排進行布置，終孔位置距離煤層頂板分別為12m、14m。高位瓦斯抽采鉆孔重疊間距為40m。布置的高位瓦斯抽采鉆孔超過2號煤層頂板，為了避免鉆孔穿過煤層時出現塌孔，進而堵篩鉆孔情（下轉第105頁）（上接第103頁）況，可以在鉆孔穿過2號煤層時布置套管，并在套管上增加花眼，高位鉆孔提前回采工作面50m施工，不僅可以做到堵截臨近層瓦斯，而且還可以抽采頂板裂隙瓦斯，具體的高位抽采鉆孔布置如圖2所示。

3.3.3 設置風障

在進風順槽下隅角位置隔離墻的外側處額外的增加一道風障，以便減少向采空區內的漏風量。當上隅角瓦斯濃度出現增高趨勢時，在上隅角位置設置臨時風障，改變上隅角處風流流向，增加向上隅角的供風量，稀釋上隅角瓦斯。

3.3.4 安設瓦斯稀釋器

在回風順槽安裝一臺風動的瓦斯稀釋器，設備工作過程中不帶電進行，不會產生火花，將瓦斯稀釋器接入到壓風以及壓水之后，水、風以噴霧形式作用于上隅角，不僅可以增加上隅角的新鮮風流供應量，而且提升了上隅角風流速度，防止出現瓦斯聚集。

4 總結

根據1301回采工作面上隅角瓦斯來源，并根據現場地質條件，提出采用合理配風、施工隔離墻、布置低壓瓦斯抽采管理及高位瓦斯抽采鉆孔、設置風障及安設瓦斯稀釋器等綜合措施，有效的降低了上隅角瓦斯濃度，可以實現回采面的安全高效生產。

參考文獻：

[1]王煥斌.綜采工作面上隅角瓦斯治理技術研究[J].機電工程技術，2017，46（08）：233-234.

[2]高俊德.綜采工作面上隅角瓦斯綜合治理技術[A].陜西省煤炭學會.煤礦綠色高效開采技術研究—陜西省煤炭學會學術年會論文集（2016）[C].陜西省煤炭學會：陜西省煤炭學會，2016.

[3]楊真，張世明.綜采工作面上隅角瓦斯治理技術實踐[J].煤炭科學技術，2015，43（S1）：86-88+119.

[4]尚寶寶，冀帥.綜采工作面上隅角瓦斯綜合治理技術[J].水力采煤與管道運輸，2011（03）：9-10.

[5]江山，李旭澤.采面上隅角煤體空隙充填瓦斯治理技術[J].中州煤炭，2011（06）：98-99.