石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理

孫 磊

(大同煤礦集團 馬道頭煤業有限責任公司，山西 大同 037100)

大同煤礦集團塔山礦為高瓦斯礦井，采用綜合機械化放頂煤采煤法開采C3～5號層特厚煤層，工作面為三巷布置，通風方式為“U+I”型，即在工作面回風巷內錯一定距離沿煤層頂板掘進一條高抽巷，該方式基本可滿足工作面正常回采時的通風需求，但當工作面進入地質異常區域時或在生產過程中煤機割尾、放煤等環節瞬間偶爾會出現瓦斯涌出量突然增大的現象，導致高抽巷抽排瓦斯濃度快速上升和工作面風排瓦斯濃度超限，嚴重制約了礦井的安全生產。為了完善塔山礦綜放工作面現有的瓦斯治理技術體系，結合8214工作面開采期間瓦斯涌出情況，提出一套適用于石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理的技術[1-2]。

1 工程概況

塔山礦8214綜放工作面可采走向長為2 080 m，傾向長為200 m，平均煤厚為16.2 m，通風方式為一進兩回“U+I”型通風。在生產過程中先后經歷了過斷層群、過火成巖侵入區等地質構造異常區，在此期間工作面瓦斯涌出量增大，最大絕對瓦斯涌出量達到66.12 m3/min，具體為：高抽巷最大瓦斯濃度達到6.65%，平均瓦斯濃度為4.61%，最大抽排瓦斯量達到44.15 m3/min；回風巷風排瓦斯濃度最大達到0.85%，平均瓦斯濃度為0.49%，最大風排瓦斯量達到21.97 m3/min，高抽巷抽排瓦斯量與回風巷風排瓦斯量之比為2.01，嚴重制約安全生產，通過采取相應措施有效治理了工作面的瓦斯問題。

2 瓦斯治理技術

2.1 增大高抽巷抽排風量

按照當前8214工作面通風系統計算絕對瓦斯涌出量可知(Q表示絕對瓦斯涌出量)：

Q總=Q抽排+Q風排

在不改變工作面進風量3 700 m3/min的前提下，把回風流瓦斯濃度控制在0.5%以下，高抽巷抽排瓦斯濃度按照4.5%計算可知：

66.12×100=4.5Q抽排+(3 700-Q抽排)×0.5

Q抽排=1 190 m3/min

而高抽巷原抽排風量為750 m3/min，故需新增抽排風量440 m3/min，方可將回風流瓦斯濃度控制在0.5%以下。

塔山礦通過在盤區回風巷增鋪一趟D500 mm管路，在盤區瓦抽硐室臨時增開2臺2BEC62型瓦斯抽放泵，使高抽巷實際抽排量達到1 200 m3/min，成功將回風流瓦斯濃度控制在0.4%～0.5%之間。后期地面瓦抽車間投入運行后，頂板高抽巷抽排風量達到1 350 m3/min，將工作面回風流瓦斯濃度控制在0.3%左右，有效地保障了工作面安全生產。

2.2 改進生產工藝

通過對近年來礦井綜放生產實際分析可知，造成工作面瓦斯超限的情況有：高強度生產瞬間落煤量大、放煤擾動采空區造成氣體溢出。因此對生產工藝進行了改進。

1) 機組由頭向尾割，第一次割尾，提前對尾部支架進行放煤，并要求放煤徹底，尾滾筒割到尾部20架后，嚴禁在尾部20架范圍內放煤，機組割尾過程中尾部不得移架，待機組割尾結束并退后20架讓開尾部機道口后，逐架移架、推前溜。

2) 移架、推前溜到位后，機組第二次割尾，機組割完尾退后20架，停止機組，進行移架，支架移到位后，按正常工序進行放煤。

3) 綜采工作面生產時要嚴格按照正規循環進行作業，嚴禁頻繁連續割尾。

4) 工作面瓦斯員要實時監測瓦斯濃度，若發現瓦斯濃度超過0.5%且有繼續上升趨勢時，立即通知機組司機停止割煤，待瓦斯濃度降到0.5%以下后，再繼續作業。

2.3 加強預測預報

生產技術部要提前對工作面周期來壓進行預報，并及時通知相關部門。地測科根據實際情況，及時做好地質條件的預測預報通知。通風區則根據地測科與生產技術部預報，及時對綜采工作面過特殊地質構造及周期來壓期間的瓦斯涌出量進行預測，并在生產作業會上進行通報。各相關部門，根據上述預測預報情況，采取針對性措施治理瓦斯，確保工作面順利通過來壓及地質構造段。

2.4 其他保障性措施

1) 加強工作面端頭封堵，構筑步距為10m，減小風流進入采空區的深度，降低風流帶出采空區內的瓦斯量。

2) 強化瓦斯便攜儀和光干瓦檢儀等瓦斯檢查儀器調校工作，及時準確掌握井下各作業地點瓦斯濃度變化情況。

3) 工作面要按規定標校、吊掛瓦斯傳感器，報警、斷電必須按標準設置，嚴禁故意調大報警、斷電濃度。

4) 加強井下瓦斯抽放泵的檢查和管理工作，保證抽放工作的連續性。每班設專人對大流量瓦斯抽放泵排放口風量、氣體指標數據進行采集，制定表格和曲線，找出規律并采取針對性措施。

3 結 語

本文以塔山礦8214工作面生產期間的瓦斯治理為背景，提出了一套適用于石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理的技術。通過采取增大高抽巷抽排風量、改進生產工藝、加強預測預報等一系列針對性措施后，8214綜放工作面上隅角和回風流瓦斯濃度基本控制在0.3%以內，高抽巷瓦斯濃度保持在3.0%以內，瓦斯治理成效顯著，為其他同類型工作面提供了借鑒。