呂家坨煤礦6574工作面上隅角瓦斯防治對策

文/武世龍

瓦斯事故屬于煤礦五大災(zāi)害之首，時刻威脅著煤礦安全生產(chǎn)，瓦斯防治是煤礦安全工作中最重要的一環(huán)。開灤集團(tuán)呂家坨煤礦是高瓦斯礦井，隨著開采深度的增加，煤層瓦斯含量越來越大，6574工作面絕對瓦斯涌出量為5.1m3/min，致使綜采工作面上隅角瓦斯?jié)舛葧r常超限。為及時有效治理好上隅角高濃度瓦斯，呂家坨礦通過對6574綜采工作面瓦斯異常涌出問題進(jìn)行研究，采取綜合治理的方法，取得了良好效果，保障了礦井安全生產(chǎn)。

一、礦井概況

呂家坨礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為180Mt/a，為立井多水平分區(qū)式開采，最深開拓深度為-950m，主要生產(chǎn)水平為-800水平、-950水平、-600水平。礦井通風(fēng)方式為單翼對角式通風(fēng)，對角風(fēng)井位于井田西翼，通風(fēng)方法為抽出式。角風(fēng)井安裝兩臺同等能力的GAF-33.5-20-1大型臥式可調(diào)軸流式通風(fēng)機(jī)，一臺工作、一臺備用，單臺裝機(jī)容量為2500kW，負(fù)責(zé)礦井總供風(fēng)。礦井綜采工作面采用全風(fēng)壓通風(fēng)，綜掘工作面采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)。2019年，礦井瓦斯等級鑒定結(jié)果為高瓦斯礦井，礦井絕對瓦斯涌出量為13.51m3/min。

在礦井總瓦斯涌出量中，回采工作面瓦斯涌出量占全礦瓦斯涌出量的70.3%、掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量占全礦井瓦斯涌出量的13.7%，開拓工作面的瓦斯涌出量占全礦井瓦斯涌出量的1.0%，其他地點(diǎn)的瓦斯涌出量占礦井瓦斯涌出量的13%。通過以上數(shù)據(jù)分析來看，礦井瓦斯的主要來源為回采工作面。據(jù)每年瓦斯事故統(tǒng)計來看，絕大多數(shù)瓦斯事故發(fā)生在采煤工作面。因此，采煤工作面的瓦斯治理是煤礦瓦斯治理的主要環(huán)節(jié)。

二、工作面上隅角瓦斯來源分析

采煤工作面上隅角瓦斯來源主要有以下幾方面原因，其中采空區(qū)漏風(fēng)是造成采煤工作面上隅角瓦斯積聚的主要原因。

一是來自相鄰采空區(qū)瓦斯。由于礦井采用全部垮落法頂板管理，相鄰已經(jīng)封閉的采空區(qū)與正在回采的工作面采空區(qū)實(shí)際上相連通，當(dāng)已經(jīng)封閉的采空區(qū)壓力高于本工作面的采空區(qū)壓力時，由于壓力差，已封閉采空區(qū)的瓦斯就會流向本工作面采空區(qū)，涌入上隅角。

二是來自采空區(qū)遺留下的煤柱以及采空區(qū)殘留煤體的涌出。

三是綜采工作面采煤機(jī)割煤時從散落的煤體里涌出的瓦斯。

四是在采煤過程中受到采動影響的臨近煤層涌出的瓦斯。

這幾部分瓦斯涌入工作面采空區(qū)后，正常情況下會不斷地涌向工作面上隅角。尤其是在工作面初次來壓和周期來壓期間，采空區(qū)頂板大面積垮落，使采空區(qū)瓦斯大量涌出，致使上隅角瓦斯短時間內(nèi)急劇增加。

三、6574工作面上隅角瓦斯積聚的預(yù)防和治理

呂家坨礦6574采煤工作面采用傾斜長壁采煤法，由于采煤工作面空間大，頂板裂隙較多，煤體瓦斯含量高，導(dǎo)致采煤工作面瓦斯涌出量大。6574采煤工作面絕對瓦斯涌出量達(dá)5.1m3/min，為典型的高瓦斯礦井。為保證礦井的正常安全生產(chǎn)，呂家坨礦采用以下方法來治理6574工作面上隅角瓦斯。

1.加強(qiáng)瓦斯檢查和監(jiān)控，做到預(yù)防為主

在6574工作面及上隅角安裝甲烷傳感器，并將瓦斯監(jiān)測監(jiān)控裝置的報警值、斷電值適當(dāng)調(diào)小一點(diǎn)，以利于及時發(fā)現(xiàn)問題和進(jìn)行超前防范。每班瓦斯檢測工除了檢查上隅角瓦斯外，還必須校驗工作面及上隅角回風(fēng)甲烷傳感器，確保瓦斯傳感器不出現(xiàn)漏洞及偏差。監(jiān)測科每周至少對6574工作面監(jiān)測系統(tǒng)巡查一次，保證監(jiān)測設(shè)施完好。

2.減少工作面上隅角瓦斯積存空間

采取以下兩種方法消除6574工作面瓦斯積存空間：一是必須用不燃性材料來及時充填上隅角空間。二是對于回柱后采空區(qū)仍大面積懸頂、頂板不能及時垮落的，應(yīng)該采取特殊措施強(qiáng)制放頂，在檢修班檢修時處理好上隅角，使之在下一班開機(jī)割煤前達(dá)到規(guī)定要求。

3.采用“氣囊充填”封堵采空區(qū)

上隅角封堵技術(shù)是一項上隅角瓦斯治理的輔助措施。傳統(tǒng)的封堵采空區(qū)都是用袋裝煤，這種處理方式不僅員工勞動強(qiáng)度大，煤炭損失多，更主要的是當(dāng)遇見上隅角冒高時封堵困難、危險系數(shù)大。

“氣囊充填”封堵技術(shù)，即利用井下的壓風(fēng)管路向阻燃的氣囊充氣使之膨脹來實(shí)現(xiàn)對采空區(qū)的封堵。“氣囊充填”技術(shù)不僅能有效封堵采空區(qū)防止瓦斯涌出，還可提高上隅角埋管瓦斯抽采的效率，減少采空區(qū)的漏風(fēng)問題。經(jīng)技術(shù)考察，發(fā)現(xiàn)“氣囊充填”封堵采空區(qū)技術(shù)可使上隅角瓦斯一般控制在1.5%以下，可以有效保證上隅角瓦斯不超限。所以，6574工作面研發(fā)采用“氣囊充填”封閉采空區(qū)技術(shù)，操作簡單，安全性高，能有效解決上隅角瓦斯積聚。

4.減少采空區(qū)遺煤

提高工作面回采率，減少采空區(qū)遺煤能減少采空區(qū)瓦斯涌出。6574工作面在采煤過程中，根據(jù)煤層厚度嚴(yán)格控制采高，盡量割凈頂煤，及時清理溜槽外的散煤，清理支架內(nèi)的浮煤，以提高工作面回采率，減少采空區(qū)遺煤。

5.加大工作面風(fēng)量

隨著采煤速度加快，需要相應(yīng)地增加工作面的風(fēng)量。為此，要合理增加6574工作面風(fēng)量，確保6574工作面配風(fēng)達(dá)到18m3／s以上，以保證回采工作面的設(shè)計風(fēng)速能夠沖散和排出瓦斯。

6.設(shè)置導(dǎo)風(fēng)簾

在工作面上隅角處設(shè)置導(dǎo)風(fēng)簾，利用導(dǎo)風(fēng)簾引導(dǎo)風(fēng)流來吹散上隅角瓦斯。實(shí)踐證明，當(dāng)工作面上隅角瓦斯?jié)舛刃∮?.0%時，利用導(dǎo)風(fēng)簾可以很快將瓦斯?jié)舛瓤刂圃?%以下。但是，上隅角導(dǎo)風(fēng)簾會影響行人通行和運(yùn)料以及其他工序。此外，如果導(dǎo)風(fēng)簾設(shè)置不合理還會阻礙工作面風(fēng)流，增加礦井通風(fēng)阻力。因此，這種方法只適用于處理工作面上隅角瓦斯?jié)舛炔淮蟮那樾危话銥檩o助措施。

7.工作面采用淺孔注水

6574工作面通過施工注水孔，增大煤體透氣性，減小煤體瓦斯壓力，使吸附狀態(tài)的瓦斯變?yōu)橛坞x狀態(tài)，同時通過注水孔向煤層注水，大量游離狀態(tài)的瓦斯被高壓水?dāng)D出，提前釋放，減少了采煤時瓦斯涌出量。具體方法是：在工作面煤壁側(cè)每隔1.5m垂直向煤壁打6m深注水孔，每個孔分別注水30min。每天指派專門人員負(fù)責(zé)工作面打眼注水工作。

8.配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式

工作面高位抽放就是采用高位鉆孔通過頂板裂隙帶抽采瓦斯，即在回風(fēng)巷向煤層頂板施工鉆孔，主要利用采動應(yīng)力場中采空區(qū)冒落形成的裂隙空間作為瓦斯流動通道，這樣可以抽出大量瓦斯，降低上隅角瓦斯?jié)舛龋瑥母旧辖鉀Q上隅角和回風(fēng)流瓦斯超限問題。上隅角埋管抽放瓦斯就是利用工作面瓦斯抽放管路，將管路末端加閘閥后，延長到上隅角采空區(qū)內(nèi)，并將埋管部分打成篩眼來提高抽采效果，并將切頂線以內(nèi)充填完好，減少向采空區(qū)漏風(fēng)，提高抽采效果。配合工作面高位抽放，采取上隅角埋管抽放瓦斯方式，有效減少6574工作面采空區(qū)以及上隅角瓦斯的涌出。

四、結(jié)論

采煤工作面上隅角瓦斯積存量大，不僅嚴(yán)重威脅著礦山職工的生命安全，還對煤礦正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。呂家坨煤礦通過采取加強(qiáng)瓦斯檢查和監(jiān)控、減少工作面上隅角瓦斯積存空間、采用“氣囊充填”封堵采空區(qū)、減少采空區(qū)遺煤、加大工作面風(fēng)量等綜合措施，實(shí)現(xiàn)了對6574工作面瓦斯的有效治理，確保了礦井安全生產(chǎn)，促進(jìn)了安全高效礦井建設(shè)。

同時，通過呂家坨煤礦6574工作面上隅角瓦斯的科學(xué)治理實(shí)踐，可以總結(jié)出如下重要體會：煤礦做好瓦斯治理工作，首先要加強(qiáng)對職工關(guān)于瓦斯知識的培訓(xùn)，使一線職工了解瓦斯治理相關(guān)技術(shù)。其次，煤礦瓦斯治理必須加大技術(shù)投入，以科學(xué)有效的方法進(jìn)行綜合治理，如瓦斯涌出量大的工作面，要采用瓦斯抽采這種主動的技術(shù)措施，并綜合應(yīng)用抽采與檢測、通風(fēng)等其他有效技術(shù)措施，這樣才能確保礦井安全生產(chǎn)，才能為礦山職工的生命安全保駕護(hù)航。