井下綜采面高抽巷瓦斯治理分析

任凱鵬

摘要：我國井工礦井采深每年以10～20m的速度向深部延伸。隨著井工煤礦采深增加，煤層原始瓦斯含量逐步增高，造成工作面絕對瓦斯涌出量增高;另因工作面多采用U型通風，對瓦斯治理多采用風排瓦斯治理方案，導致回風隅角易存在瓦斯聚積。此外，礦井采空區頂板管理現階段多采用直接垮落法，上覆巖層從上到下依次為彎曲下沉帶、裂隙帶以及垮落帶，在裂隙帶內發育有縱橫交錯的裂隙，裂隙內存在瓦斯聚積，在工作面頂板來壓期間，易造成大量瓦斯涌出，給工作面安全生產帶來威脅。因此，綜采工作面瓦斯抽采為例，對采空區頂板裂隙帶及工作面回風隅角瓦斯進行抽采設計，通過針對性抽采措施實現瓦斯有效治理，保障工作面安全生產。

關鍵詞：煤礦開采;瓦斯;礦井通風;高抽巷

引言

根據《煤礦安全規程》第153條規定，“采掘工作面的進風和回風不得經過采空區或冒頂區。”然而礦井大采高綜采工作面多采用“三進兩回”“三進一回”“四進兩回”“兩進一回”等偏Y型多巷通風系統，工作面風流一部分經采空區流入尾巷橫川，將大量采空區瓦斯帶出，使工作面區域風排瓦斯涌出量顯著增加，配風量增大，存在采空區通風隱患。與此同時尾巷橫川內瓦斯體積分數普遍較高，且不易控制，綜采工作面作業存在瓦斯安全隱患。因此，在回采工作面U型通風條件下，工作面上隅角瓦斯非常容易超限，如何在U型通風系統下有效防止上隅角瓦斯超限變得尤為重要。

1瓦斯涌出特征分析

工作面在初采期間推進速度相對較慢、煤炭產量較低，隨著生產的持續開展，采面推進速度以及煤炭產量呈增加趨勢。特別是采面基本頂初次垮落期間（即采面初次來壓期間），工作面回風巷內瓦斯程度有所提升，因此在煤炭開采時應強化對來壓期間瓦斯治理。

2高抽巷瓦斯治理的原理

在煤層開采后會形成采空區，采空區上方巖層在重力作用下會發生變形。巖層的變形隨著距離采空區高度的不同而不同。距離采空區越近，變形越大，巖層破損得越劇烈。距離采空區越遠，巖層發生的變形越小，巖層完整性越高。這使得在采空區上方形成不同的變形區，通常可分為垮落帶、裂隙帶及彎曲下沉帶。垮落帶內巖層非常破碎，裂隙帶內巖層裂隙大量發育，而彎曲下沉帶內巖層的完整性非常好，只發生輕微變形。垮落區瓦斯氣體通過層層壓迫，不斷上升至裂隙區和離層區，很容易造成局部位置瓦斯氣體過剩。為此，可在巖層裂隙帶上布置1條瓦斯抽采巷，由于這條巷道位于煤層頂板的上方，又稱高抽巷，如圖2所示。若在高抽巷內施加一定的負壓，則采空區內的瓦斯會順著巖層裂隙流入高抽巷。由于高抽巷位于裂隙帶內，受工作面回采影響較小，可保證持續地抽采采空區中的瓦斯。對采空區內瓦斯進行抽采，可有效避免采空區內及煤層破裂時的瓦斯涌入巷道，極大地減輕了工作面的通風壓力。一些現場研究和理論研究表明，采用高抽巷后，工作面內瓦斯濃度得到有效控制，基本上杜絕了工作面上隅角處瓦斯超限的問題。值得注意是，采用高抽巷控制采空區瓦斯，不僅可以預防采空區內煤層自燃，還有助于降低采空區密閉的工程量。

3井下綜采面高抽巷瓦斯治理策略

3.1實行先抽后采，重視技術管理

實行“先抽后采”，有助于實現“從被動治理到主動預防”的轉變，在開采工作中，要堅持安全第一、預防為主的方針，對于采煤工作面的瓦斯綜合治理，則需要堅持“先抽后采、以風定產、動態監控”的原則。在開采工作中，對瓦斯應抽盡抽，多措并舉，樹立“保護生命、保護資源”的先進理念，以技術為依托，實現采煤采氣一體化。將地面抽放和井下抽放結合起來，同時建立完善的抽放獎勵機制體系。在技術管理和應用方面，現在我國已經有很多新技術不斷投入使用，例如松軟突出煤層長鉆孔打鉆技術、工作面前方構造探測技術等，從而實現瓦斯綜合治理技術的進步。

3.2布置高抽巷的關鍵

依據高抽巷瓦斯治理原理，高抽巷應布置在頂板裂隙區的中間位置，在這一區域，瓦斯氣體比較容易匯集，并且巖石還沒有遭到較大的破壞，對于高抽巷發揮抽采作用極佳。高抽巷雖然對瓦斯治理有著較好的效果，但是選擇合適的參數也十分關鍵。高抽巷理想的巖層層位是位于采空區上方的裂隙帶中。若高抽巷位于垮落帶，則巷道很容易被破壞，難以發揮有效的瓦斯抽采作用。若高抽巷位于彎曲下沉帶，雖然能保證巷道的完整形態，但是沒有瓦斯流動的通道，則很難對瓦斯進行有效抽采。因此，高抽巷層位的選擇十分關鍵，即確定巷道與頂板的距離。

3.3對抽放系統進行改良

一般情況下，在煤層抽放過程中，其鉆孔深度不會超過60m，而兩側巷道抽放的范圍則達到110m，其中采煤工作面中間還預留150m，這些都是導致采煤工作面瓦斯事故的安全隱患，這就需要及時消除抽放空白帶。對此，可以對現有的抽放系統進行改造，采用采面淺孔動壓抽放，其不僅可以預防潛在的突發事故，同時更可以很好地進行瓦斯綜采治理。其中的淺孔動壓抽放應當在采動壓力區來進行，將其中的瓦斯抽放出來。在采動過程中形成的壓力可以讓煤壁形成裂隙，進而讓瓦斯從裂隙當中釋放出來。另一方面，空白帶也是瓦斯流動的主要通道路徑，從某種程度來看，該區域如果具有較好的空氣流動條件，就會抽出更大量的瓦斯，從而解決煤層透氣性不足的問題。

結束語

隨著經濟發展，煤炭開發成為發展趨勢，為保證安全生產，勢必要改進通風系統，將隱患在源頭消滅，為工作人員的人身財產安全負責到底。煤礦的安全生產離不開專業的工程、專業的設計、專業的施工，真正做到從實際出發，不放過一絲隱患，才能保障生產安全，保障國家財產安全。良好的工作進程依附于合理的創新管理方法，做好人才培養、實行高效快捷的管理模式、不斷精益求精的管理理念，是社會發展的原動力。

參考文獻：

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