上海廟礦區瓦斯異常區綜合治理研究

魏 文 鞏奉剛 臧德梁

（新汶礦業集團內蒙古福城礦業有限公司，內蒙古 鄂托克前旗 016200）

1 概況

內蒙古福城礦業有限公司1906S工作面位于+150水平一采區南翼，工作面走向長1176m，傾斜長190m。工作面以西為1905S采空區，以東、以南為九層煤未開采區域，以北為1906S撤面通道。1906S綜采工作面煤層傾角20°～23°,平均開采厚度4.0m，工作面埋深841～932m。工作面采用單一走向長壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。正常開采期間回風流瓦斯濃度達到0.6%～1%，回風隅角瓦斯濃度為1.5%，嚴重影響了礦井的安全開采。通過高位鉆孔配合上隅角管路聯合抽放、上隅角壘設兩道（隅角模塊）封堵墻、增設常開射流水幕、導風簾等新技術、新工藝，將工作面瓦斯濃度有效控制在0.17%以下，回風流瓦斯濃度0.08%～0.14%，上隅角瓦斯濃度在0.14%～0.21%，防止了瓦斯超限事故的出現，確保了礦井安全治災。

2 瓦斯異常成因

針對1906S綜采工作面瓦斯賦存及涌出情況，結合1905S綜采工作面瓦斯治理技術經驗，通過打設高位鉆孔及地質構造分析，研究判斷瓦斯涌出來源，系臨近三層煤體卸壓瓦斯串入九層煤采空區，導致工作面瓦斯涌出量異常。

3 解決方案

3.1 瓦斯抽放

3.1.1 瓦斯抽放系統簡介

如圖1、圖2所示，1906S綜采工作面利用+400m瓦斯抽放泵站對工作面采空區瓦斯進行抽放。抽放泵站布置在1906S回風巷外段以西進風聯絡巷，泵站實現了獨立通風。+400m瓦斯抽放泵站內安設兩臺ZWY-200/250型瓦斯抽放泵，真空泵型號ZBEY-52,轉數300r/min，氣量200m3/min，功率250kW。

1906S回風巷上幫1.8m處分別敷設Ф400mm、Ф250mm瓦斯抽放復合鋼管各1500m（含回風巷外段）。Ф400mm瓦斯抽放管路利用工作面上隅角敷設的Ф600mm骨架風筒對工作面上隅角瓦斯抽放，Ф250mm瓦斯抽放管路對工作面瓦斯硐室內高位鉆孔抽放，1906S綜采工作面實現了高低負壓分源瓦斯抽放。

圖1 +400m瓦斯抽放系統圖

圖2 +400m瓦斯抽放泵站

3.1.2 瓦斯抽放硐室布置情況

瓦斯抽放硐室規格：長×寬×高=4.0×3×2.8（m），回風巷布置瓦斯抽放硐室12個，硐室間距100m。

3.1.3 瓦斯抽放鉆孔施工情況

1906S綜采工作面瓦斯抽放硐室內布置有高位鉆孔與穿層鉆孔（如表1、表2、圖3、圖4所示）。每個鉆場內布置10個高位鉆孔，與下幫平錯距離分別為15m、20m、25m、30m。九層煤頂板以上50m布置3個高位鉆孔，分別為1、2、3號高位鉆孔；九層煤頂板以上40m布置4個高位鉆孔，分別為4、5、6、7號高位鉆孔；九層煤頂板以上30m布置3個高位鉆孔，分別為8、9、10號高位鉆孔。后鉆場高位鉆孔與前一鉆場高位鉆孔壓茬50m。

表1 1906S工作面高位鉆孔參數表

圖3 1906S工作面高位鉆孔布置示意圖

每個瓦斯抽放鉆場內布置穿層鉆孔9個，平錯上幫12m布置1、4、7號穿層鉆孔，平錯下幫10m、20m分別布置2、5、8號穿層鉆孔與3、6、9號穿層鉆孔。后鉆場1、2、3號穿層鉆孔與前一鉆場壓茬50m，4～6號穿層鉆孔與7～9號穿層鉆孔平距35m。穿層鉆孔按33～42°傾角施工至3上層煤頂板以上2m，高度在九層煤頂板以上70m處。

圖4 1906S工作面穿層鉆孔布置示意圖

1906S綜采工作面共施工高位鉆孔120個，單孔長度152m，總長度18195m；施工穿層鉆孔108個，單孔長度138m，總長度14915m。1906S綜采工作面鉆孔施工總量33110m。

表2 1906S工作面穿層鉆孔參數表

3.1.4 瓦斯抽放情況

（1） 工作面高位鉆孔瓦斯抽放

表3 1906S綜采工作面5#鉆場鉆孔抽放情況表

現根據表3數據分析，高位鉆孔除3、8、9號效果不夠理想外，其他鉆孔抽放效果均較好。1號鉆孔位置在回風巷下幫20m處，2號鉆孔在下幫25m處，均處于頂板以上50m處；4、5、6、7號高位鉆孔位于頂板以上40m處，距下幫位置分別為：15m、20m、25m、30m處，抽放效果較好；8、9、10號高位鉆孔位于頂板以上30m處，距下幫位置分別為：15m、20m、25m處，8、9號鉆孔抽放效果不佳，10號效果較好，位置距下幫25m處。

經以上分析得出，高位鉆孔設置基本合格，除頂板以上30m處8、9號鉆孔距離下幫較近，且施工高度較低（30m）外，其他高位鉆孔抽放效果達到了預期效果。

（2）工作面穿層鉆孔瓦斯抽放

穿層鉆孔前期起到卸壓瓦斯效果，鉆孔內瓦斯濃度10%～25%；后期穿層鉆孔將起到高位鉆孔作用，對已施工的高位鉆孔有效補充，加大了采空區瓦斯抽放量。5、7號穿層鉆孔由于有水，未監測瓦斯濃度。

（3）工作面隅角抽放

工作面正常生產期間，隅角瓦斯抽放濃度1.05%～1.2%，抽放量 130～150m3/min，抽放負壓18～23kPa，抽放瓦斯純量1.4m3/min。

（4）抽放期間工作面瓦斯涌出情況

1906S綜采工作面配風量1720m3/min，工作面正常生產期間，通過采取瓦斯抽放措施后工作面瓦斯濃度0.17%以下，回風流瓦斯濃度0.08%～0.14%，上隅角瓦斯濃度0.14%～0.21%，確保了瓦斯不超限作業。

1906S綜采工作面正常生產期間，工作面風排瓦斯量4.1m3/min，隅角抽放瓦斯量1.43m3/min，采空區瓦斯抽放量15.23m3/min，1906S綜采工作面瓦斯絕對涌出量20.73m3/min，瓦斯抽放量16.63m3/min，瓦斯抽放率80%。

3.2 上隅角瓦斯綜合治理

3.2.1 壘設兩道封堵墻

工作面回風隅角處隨著工作面推采及時壘砌2道封堵墻，里側為增阻墻，外側為隔離墻。隔離墻壘設與支架立柱齊，增阻墻與隔離墻間距1.6m，增阻墻外側支設切頂排。瓦斯抽出風筒埋設在增阻墻與隔離墻之間，埋設長度不小于0.8m，確保對回風隅角瓦斯進行有效抽排。

3.2.2 應用隅角模塊

針對1906S綜采工作面隅角抽放期間設置矸石袋墻體頻繁、勞動量大、易倒塌的現狀，采用鋼筋網與風筒布加工成隅角模塊，規格：500×200×150（mm）。具有輕巧耐用、降低勞動強度的優點，同時提高了墻體壘砌速度，并確保了封堵效果。

3.2.3 安設常開凈化水幕

上隅角增阻墻與隔離墻之間安設1道常開射流水幕，以降低上隅角瓦斯積聚。

3.2.4 增加導風簾

在上出口以下第4個支架位置，從煤壁至上隅角拉設導風簾，通過對風的導向作用，形成對回風隅角瓦斯稀釋。導風簾保持完好，確保無漏風。

3.2.5 提前回撤切頂排以里支護，確保充分冒落

及時卸除頂板錨桿盤帽回柱放頂，保證切頂排以里及時充分垮落無懸頂，縮小回風隅角空間，確保采空區冒落嚴實，減少瓦斯積聚空間。

4 結論

通過高位鉆孔配合上隅角管路聯合抽放、壘設上隅角兩道（隅角模塊）封堵墻、增設常開射流水幕、導風簾等新技術、新工藝，福城礦業有限公司1906S綜采工作面實現了瓦斯異常區瓦斯“零報警、零超限、零事故”，為今后瓦斯異常區綜合治理工作積累了豐富的經驗。