綜放工作面瓦斯綜合抽采治理技術探究

摘 要：隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯的含量也開始增加。為了保證開采工作的順利進行，企業應針對性采用瓦斯綜合抽采技術，有效降低工作面瓦斯的濃度，提升經濟與社會效益。本文便在此基礎上分析了實際的工程開采情況，針對性提出了瓦斯抽采方法，以期為此后綜放工作面瓦斯抽采工作提供更多的借鑒依據。

關鍵詞：綜放工作面;瓦斯;綜合抽采;治理技術

在煤礦安全生產過程中，瓦斯爆炸屬于自然災害，嚴重威脅了井下工作人員的人身安全。分析發現，長時間的抽放可以有效降低礦井瓦斯的涌出量，避免出現瓦斯突出與爆炸問題。且抽采的瓦斯還可以作為清潔能源，保證了高效利用。對此，煤礦企業應在兩方面做好瓦斯涌出的治理工作，一是明確采礦工作面瓦斯的具體來源，針對性設置合理的治理技術，且還應做好瓦斯災害的預防工作，實行煤層瓦斯預抽以及鄰近層瓦斯抽采等措施，充分保證回采的安全性與穩定性。除此之外，開采深度的增加也會導致瓦斯含量的上升，尤其是采掘工作面的瓦斯問題更為嚴重，甚至還會導致人員傷亡事故。對此，煤礦企業應綜合采用采空區埋管抽采與超前預抽等方法，以獲得預期的治理效果。

1 工程概況

某煤礦井田屬于南北走向，寬度為14.0km，東西走向寬度為5.7km，煤層傾角為5°，目前煤礦正在開采最上部煤層。礦井煤礦的年產量為500萬t，開采煤層大巷向上為瓦斯風化帶，瓦斯含量小于2.0m3/t，向下為瓦斯帶，煤層較深，瓦斯含量最大值達到7.5m3/t，屬于可抽采煤層。根據測定瓦斯涌出量的結果可知，礦井相對瓦斯涌出量為8.2m3/t，為高瓦斯礦井。

2 煤礦瓦斯治理措施

2.1 回采工作面瓦斯抽采

此煤礦開采煤層的平均厚度為6.83m，煤層傾角為5°，地質結構比較簡單。工作面走向長度在3000m以上，且工作面斜長度為240m，全部采用垮落法管理頂板，采用綜采放頂煤開采方法。為了避免瓦斯涌出，此煤礦綜合采用順層鉆孔與千米鉆孔等瓦斯抽采方法，在工作面開切眼，并利用千米鉆井機在進風巷的千米鉆孔進行施工，保證每個鉆場存在3-5個千米鉆孔，長度保持在800-1000m，孔徑為94mm。工作面預抽時采用ZDY-6000L型鉆機在上下平巷中，傾向順層上下進行交叉鉆孔，深度為220m，孔徑為94mm，保證5m的孔間距離。為了保證長鉆孔的抽采效果，施工人員還應在長鉆孔底部200m范圍內采用順層交叉鉆孔方法，保證不少于3年的預抽時間，并合理布置施工預抽鉆孔。

2.2 掘進工作面瓦斯抽采

在煤礦瓦斯綜合防治過程中，高瓦斯礦井掘進工作面瓦斯治理工作具備十分重要的作用，當礦井開采深度增加時，工作面瓦斯涌出量會達到13.2m3/min，此時工作面原有的配風量無法充分稀釋瓦斯。對此，當開采深度增加時，為了減輕工作面的通豐富負擔，應提前采用瓦斯預抽措施。分析當前某煤礦的實際情況，在掘進工作面應采用母巷羽翼超前抽采措施，將上下平巷作為預抽母巷，沿著工作面向下施工，并采用順層定向鉆孔技術，保證覆蓋全部掘進工作面，降低瓦斯含量。具體施工步驟如下：施工人員在掘進工作面上方母巷的聯絡巷合理布置定向鉆場，設置主孔7個，保證150-200m的鉆場間距。之后在兩個水平面上，主孔在分出5個支孔，保持5m的支孔末端平面距離，保證鉆孔垂向距離為3m，并在巷道輪廓線內設置預抽鉆孔。

2.3 采空區瓦斯抽采

隨著工作面的持續開采，采空區遺留瓦斯與鄰近層瓦斯會涌入工作面中，當積聚量較大時還應對其進行抽采。回采期間，采空區根據封閉狀態可以分為回采過程中采空區瓦斯抽采與采后密閉采空區瓦斯抽采等兩中類型。

一是回采過程中的采空區瓦斯抽采，針對正在進行回采的采空區，會隨著開采工作的進行逐步推進工作面。此種采空區處于半封閉狀態，通風效果較差，積聚的瓦斯會隨著回風流進入回采工作面中。當瓦斯濃度較大時，則會導致工作面回風流瓦斯或工作面上隅角瓦斯處于超限狀態，嚴重影響了正常的開采過程。針對此種情況，此煤礦采用聯絡巷埋管抽采方式，在1號與2號回風巷間設置聯絡巷，每隔50m設置1條，并預埋抽采管路。且埋設工作應在頂板冒落之前進行，通過聯絡巷將瓦斯抽采至采空區中。此煤礦處于厚煤層開采，抽采期間應抬起一定高度，以充分抽取瓦斯，并設置合理的防砸與防堵措施。

二是回采結束后采空區的瓦斯抽采，也稱為密閉采空區的瓦斯抽采，雖然密閉區域沒有連通礦井的通風系統，但封閉區域內的瓦斯依然可以通過巷道或隔離煤柱的裂隙滲出，增大了礦井的通風壓力。根據采空區的形成因素，可以被分為報廢礦井、開采已久的采空區以及采完不久的采空區，其中采完不久的采空區存在較多瓦斯，會影響后續開采工作的順利進行。在此煤礦工作面開采期間，相鄰采空區涌出大量瓦斯，以致工作面回風巷瓦斯出現嚴重超限問題。為了保證預期的抽采效果，開采人員連接抽采系統與回風巷永久密閉墻上的抽采管，以充分抽采工作面的瓦斯，保證了預期效果。

3 輔助安全措施

首先應做好工作面來壓時期的瓦斯預報工作，根據頂板來壓周期確定合理的超前預控技術，在進入預測范圍時，應在生產變化管理過程中納入頂板周期來壓前瓦斯化管理模式，逐日實行瓦斯治理措施。同時，施工人員還應有效測定直接頂、基本頂以及頂煤垮落時最大瓦斯的涌出量，以此為依據確定回采期間的瓦斯涌出量，設置合理的配風量，且做好回采煤量的控制工作，以實際配風量限定每班的產煤量，保證采用最低的割煤速度。除此之外，不能同時進行放煤與割煤技術，減少丟煤問題，以有效降低上隅角瓦斯的涌出量。

其次在回采工作面前應退錨，初采工作面時應預裂兩巷頂板與工作面切眼，保障頂板隨采隨落。再次應強化回采期間瓦斯的監測工作，分析每天工作面的瓦斯監測曲線，一旦發現異常情況應立即停止生產，并采用合理治理措施，直至瓦斯濃度保持標準范圍時才可以恢復生產。除此之外，期間還應做好瓦斯基礎參數的確定工作，逐日統計分析瓦斯涌出量，每三天檢查一次瓦斯治理措施的實行情況。最后，回采期間應保證支架的支護密度，減小頂板周期來壓期間快速下沉量，強化工作面與兩巷的支護效果，避免出現漏頂與大面積片幫問題。

4 瓦斯抽采效果分析

首先是回采工作面瓦斯抽采效果，此煤礦在開采期間，對工作面綜合采用千米鉆孔與順層鉆孔瓦斯抽采方法，檢測發現，各工作面瓦斯抽采濃度與預抽率均大于10%，可以有效控制瓦斯含量，滿足基本要求。其次是掘進工作面的瓦斯抽采效果，此煤礦在工作面1、2號回風巷掘進前，利用定向鉆機采用順層預抽鉆孔方法，每隔150-200m設置1個鉆場，進行抽采工作。經過測定，掘進區域殘余瓦斯含量降低至4.5m3/t以下，且掘進期間回風流最高瓦斯濃度保持在0.3%以下，在提升掘進速度的基礎上，獲得了預期的抽采效果。最后是采空區瓦斯抽采效果，在采用聯絡巷埋管抽采技術后，工作面上隅角瓦斯濃度由之前的0.6%降低至0.3%，杜絕了瓦斯超限現象的發生。同時，通過檢測煤礦現場可知，工作面后部第2個聯絡巷布置埋管抽采口，以抽取高濃度瓦斯，解決上隅角的瓦斯超限問題，保證了高效開采。除此之外，采空區回風巷永久密閉墻利用抽采管抽采瓦斯，有效解決了瓦斯超限問題，保證了安全回采。

5 結束語

某煤礦工作面在治理瓦斯時綜合采用了順層鉆孔與千米鉆孔相結合的預抽方式，充分降低了瓦斯濃度，提升了抽采率，抽采效果顯著。通過抽采不斷降低了采掘工作面的瓦斯濃度，也降低了工作面上隅角的瓦斯濃度，保證了工作面的安全回采，提升了煤礦企業的經濟與社會效益水平。

參考文獻：

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作者簡介：

李艷麗（1975- ），女，籍貫：河北省武安市，助理工程師，畢業于重慶大學，采礦工程專業。