低瓦斯礦井構(gòu)造區(qū)域回采面上隅角瓦斯治理分析

馬云鵬

（霍州煤電集團技術(shù)研究院）

隨著煤礦資源開采向深部延伸，地應(yīng)力及地質(zhì)構(gòu)造引起的回采工作面瓦斯異常成為制約低瓦斯礦井安全生產(chǎn)的一大因素。先進的瓦斯治理技術(shù)及管理理念通常在高瓦斯礦井或突出礦井應(yīng)用得較為廣泛，而低瓦斯礦井在治理瓦斯方面缺少相關(guān)的經(jīng)驗，往往是工作面在回采之后遇到上隅角瓦斯積聚的問題，才著手制定技術(shù)措施，嚴重影響工作面的正常推進［1-3］。以店坪煤礦工作面回采期間上隅角瓦斯治理情況為例，從工作面瓦斯來源分析，統(tǒng)計巷道掘進期間瓦斯涌出情況及地質(zhì)構(gòu)造情況，制定治理措施并應(yīng)用于現(xiàn)場，為低瓦斯礦井治理回采面上隅角瓦斯積聚提供一些經(jīng)驗。

1 工作面概況

店坪煤礦依據(jù)2020 年瓦斯等級鑒定情況，屬于低瓦斯礦井，回采工作面位于煤二采區(qū)左翼，東與5#煤輔助運輸巷相通，西至井田邊界，南為實體煤，北與回采面相鄰，上部為5-209 工作面采空區(qū)，煤與5#煤層間距為6～12 m，回采工作面采用U 型通風系統(tǒng)，回采期間設(shè)計風量1 012 m3/min，實際配風1 100 m3/min。工作面在掘進期間揭露地質(zhì)構(gòu)造，巷道回風流瓦斯?jié)舛葟?.05%上升到0.18%左右，初步判斷進入瓦斯富集區(qū)域，工作面回采后，瓦斯異常會影響工作面正常生產(chǎn)。

2 工作面瓦斯涌出情況分析

2.1 工作面順槽掘進期間瓦斯涌出情況

2.2 工作面回采后上隅角瓦斯涌出情況

2.3 工作面地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯涌出分析

2.4 5-209相鄰工作面及上部采空區(qū)瓦斯情況分析

3 治理方案

3.1 方案制定

3.2 上隅角壓風動力瓦斯導(dǎo)風筒導(dǎo)流采空區(qū)瓦斯

利用井下壓風動力將風能轉(zhuǎn)化為機械能，引射上隅角處積聚瓦斯排到工作面回風流中，從而降低上隅角處瓦斯?jié)舛取?/p>

（1）在上隅角安設(shè)1 臺風動導(dǎo)風設(shè)施，裝置與壓風軟管連接，以壓風為動力，將導(dǎo)風筒吸風口對準上隅角瓦斯聚集地點，距切頂線以里0.5～1.2 m，出風口距煤壁2～4 m，距底板大于1.3 m，靠巷幫吊掛。

（2）布置1 趟專用壓風軟管，用于風動導(dǎo)風設(shè)施的供風，并與壓風管路連通，如遇推進需拆除工作面壓風管路時（壓風軟管只能進行盤掛，不得拆除），必須保證壓風軟管不停風。

3.3 工作面增加風量

3.4 上隅角處懸頂管理

嚴格落實上隅角處脫錨管理，對進、回風巷上下隅角的錨索、錨桿、金屬網(wǎng)、墊片拆除，確保回采工作面頂板及時垮落。對不易垮落頂板礦井目前采用的在上隅角超前施工切頂眼進行強制放頂，但仍存在回采期間上隅角懸頂空3～5 m 的現(xiàn)象，切頂眼施工深度較淺，影響范圍多是偽頂或部分直接頂，遇到堅硬頂板往往效果不佳，因此建議采用水力壓裂技術(shù)，對副巷頂板進行壓裂降壓，促進上隅角頂板垮落，有效避免上隅角處瓦斯積聚。

3.5 其他措施

（1）導(dǎo)風簾管控上隅角瓦斯。對于上隅角偶爾瓦斯?jié)舛炔淮螅紶柹仙?.5%以上的情況，建議當上隅角瓦斯?jié)舛壬?.5%以上時，設(shè)置采面上隅角導(dǎo)風簾，將工作面的風流一分為二，利用風簾引導(dǎo)較多的風流流經(jīng)上隅角，以稀釋高濃度瓦斯。導(dǎo)風簾可采用軟質(zhì)風筒布制作，長度一般不小于10 m。由于擋風簾的存在，使采煤機割煤、上隅角附近行人、運料受到較大的影響，往往會出現(xiàn)擋風簾被破壞而失去作用的現(xiàn)象，導(dǎo)致上隅角瓦斯?jié)舛扔趾芸焐摺＿@樣反復(fù)操作必然使上隅角瓦斯?jié)舛群龈吆龅停嬖趯ι嫌缃峭咚狗e聚處理的不穩(wěn)定性；同時擋風簾的存在增大了工作面的通風阻力，會使工作面的風量降低。因此，這種治理瓦斯方法只能作為臨時性的應(yīng)急措施，當采面上隅角瓦斯出現(xiàn)較長時間濃度偏高時，這種方法是很不可靠的，必須采用抽采系統(tǒng)對工作面煤層或采空區(qū)瓦斯進行治理。

（2）控制割煤速度。工作面割煤期間產(chǎn)生的瓦斯是工作面瓦斯的主要來源，因此控制割煤速度，降低工作面推進度，從而減少工作面生產(chǎn)落煤時產(chǎn)生瓦斯。工作面正產(chǎn)生產(chǎn)期間每日割煤3～4 刀，當檢測到工作面瓦斯有上升趨勢時，應(yīng)及時控制割煤速度，當工作面瓦斯穩(wěn)定時，才繼續(xù)正產(chǎn)推進。

4 治理效果檢驗

工作面在9 月10 日開始進行現(xiàn)場試驗，隨著風動導(dǎo)風設(shè)施、風量調(diào)節(jié)、擋風簾等措施的執(zhí)行，通過上隅角專職瓦檢員的檢查結(jié)果分析，回風流、上隅角各測點的瓦斯?jié)舛热遮呄陆担蠲浩陂g上隅角瓦斯?jié)舛然痉€(wěn)定在0.42%左右，回風流瓦斯?jié)舛缺３衷?.33%。特別是在工作面推進至水倉位置時（工作面最低點），工作面推進度降至每日2刀，上隅角瓦斯?jié)舛任闯^0.7%，回風流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.35%；在工作面推過水倉50 m后，工作面推進速度恢復(fù)到每日3刀，且上隅角、回風流瓦斯?jié)舛确€(wěn)定，說明對工作面的瓦斯治理取得了良好的效果，治理前后工作面上隅角及回風流瓦斯?jié)舛热鐖D1所示。

5 結(jié)論

（1）低瓦斯礦井瓦斯積聚區(qū)域常伴隨著地質(zhì)構(gòu)造的存在，受構(gòu)造影響，地應(yīng)力改變，在工作面卸壓后，瓦斯向工作面涌出積聚，造成上隅角瓦斯超限的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）巷道在掘進期間往往已產(chǎn)生瓦斯涌出量增大的具體體現(xiàn)，例如超前探測孔內(nèi)瓦斯?jié)舛让黠@升高或巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛壬叩默F(xiàn)象，這時礦井即應(yīng)該著手制定瓦斯治理相關(guān)技術(shù)措施，提前備好相關(guān)技術(shù)設(shè)備。

（3）采用安設(shè)風動導(dǎo)風設(shè)施+增加風量+上隅角強制放頂?shù)闹鲃哟胧刂聘蠲核俣?臨時擋風簾的輔助措施，主輔相結(jié)合的瓦斯治理模式在店坪工作面成功實施，有效降低了工作面上隅角及回風流瓦斯?jié)舛龋Ｕ狭斯ぷ髅姘踩a(chǎn)，也為其他低瓦斯礦井遇到此類問題時提供了指導(dǎo)。

（4）礦井在下一步向更深區(qū)域延伸生產(chǎn)時，需要及時配備瓦斯抽采系統(tǒng)，以克服瓦斯涌出量增加的問題，抽采仍是最直接有效的治理瓦斯措施。