淺析小屯煤礦16中16工作面瓦斯綜合治理方案

付德金 朱本國

（貴州大方煤業有限公司，貴州大方 551600）

煤與瓦斯突出是煤礦最嚴重災害之一，礦井突出事故的發生，給礦工生命及財產造成極為嚴重損失，嚴重制約著礦山的安全生產。小屯煤礦可采煤層經中國礦業大學突出危險性鑒定均屬突出煤層，且屬于典型的“三軟”地質條件，在掘進期間也出現過瓦斯動力現象，瓦斯治理難度極大，現礦井首采6中煤層，其上部有6上煤層、下部有6下、7煤，屬于典型的近距離煤層群開采。如何防止回采過程中上隅角瓦斯超限以及預防煤與瓦斯事故的發生，選擇適合的工作面瓦斯綜合治理方法對礦井安全有極其重要的意義。

1 采煤面概況

1.1 地質構造情況

16中16 綜采工作面位于生紙山背斜的東北翼，總體構造受生紙山背斜的影響，整個工作面呈單斜構造。受生紙山背斜影響，工作面總體上呈北東高，南西低的趨勢，最高點在16中16 軌道順槽與切眼交點位置，最低點在16中16 運順停采線位置，16中16 綜采工作面掘進期間揭露6條斷層。

1.2 工作面瓦斯地質資料

根據中國礦業大學2009 年提交的《貴州大方煤業有限公司小屯煤礦一采區6上、6中、6下、7號煤層瓦斯參數測試及分析研究報告》可知：6中煤層瓦斯含量為12.1075 m3/t，6上煤層瓦斯含量為8.4808m3/t，6下煤層瓦斯含量為8.5755m3/t，7 號煤層瓦斯含量為11.4507m3/t，6上、6中、6下、7 號煤層煤層透氣性系數分別 為 0.2438m2/（MPa2·d）、0.1464m2/（MPa2·d）、0.1577 m2/（MPa2·d）、0.2531m2/（MPa2·d）。

2 16中16工作面防突措施

2.1 順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯

16中16 綜采工作面采取順層鉆孔預抽回采區域煤層瓦斯區域防突措施，在16中16 軌運（順）采幫沿煤層傾向施工抽采鉆孔，鉆孔傾角與煤層傾角一致，待實際應用時根據考察效果后做進一步的調整。地質構造帶及應力集中帶等特殊地段應縮小抽采半徑。

2.2 穿層鉆孔抽采空白帶瓦斯

當16中16 工作面地質構造煤層出現起伏，設計的本煤層抽采鉆孔達不到設計要求，施工本煤層順層鉆孔控制不到位，出現瓦斯抽采空白帶時，在16中16 運順底抽巷、16中14 運底設計補充穿層鉆孔，對工作面的空白帶瓦斯進行抽采。根據本煤層順層鉆孔施工情況，確定抽采空白帶瓦斯鉆孔參數，再施工瓦斯抽采鉆孔對空白帶瓦斯進行抽采，確保采煤工作面不存在空白帶。

2.3 穿層網格鉆孔預抽上、下鄰近層鄰近層卸壓瓦斯

小屯煤礦屬于近距離煤層開采，開采6中煤時，6上煤、6下煤對回采存在安全風險，因此，回采前礦井選擇對臨近煤層進行全面消突，穿層鉆孔預抽6上、6中、6下煤層瓦斯，利用7 號煤層底板瓦斯抽采巷，對鄰近煤層進行預抽消突，控制整個工作面回采區域。

2.4 16中16工作面局部防突措施

當工作面鄰近煤層預測有突出危險時，立即在測點兩側格施工3個排放鉆孔，鉆孔間距3m，鉆孔孔深5～8m，鉆孔施工完畢自然排放8 小時。當工作面預測K1 值大于0.4 時工作面采取淺孔排放，經排放8小時后實施工作面措施效果檢驗。K1 值大于0.5 時采取淺孔抽采。同時利用淺孔抽采鉆孔探明煤層賦存情況。經抽采8小時后實施工作面措施效果檢驗。

2.5 回采過程中防治工作面、上隅角瓦斯超限的措施

回采期間采取軌道順槽施工定向高位鉆孔抽采采空區裂隙帶瓦斯，采空區埋管抽采，減少工作面瓦斯涌出量；同時增大工作面風量，降低工作面和上隅角瓦斯濃度。

3 瓦斯治理效果及評價

3.1 順層瓦斯治理效果分析

16中16 采面采取本煤層順層鉆孔抽采瓦斯的區域防突措施，順層鉆孔抽采后，通過檢驗鉆孔的檢驗情況來看，只要抽采時間達到5個月以上且在鉆孔施工過程中無噴孔時，經現場取樣化驗6中煤層的殘余瓦斯含量均能降至5.8m3/t；從鉆孔的檢驗情況看，采面中間部位煤層瓦斯含量普遍偏高，說明該處順層鉆孔抽采效果較差，順層抽采鉆孔不易太長；在有鉆孔噴口區域、地質構造帶附近，經5 個月抽采后煤層的殘余瓦斯含量仍然偏高，都在7m3/t以上，說明在鉆孔噴孔區域、地質構造帶，瓦斯抽采效果相對較差，需要抽采的時間較長，或者減小抽采半徑。

3.2 穿層網格鉆孔瓦斯治理效果分析

從單孔鉆孔濃度統計看，攔截鉆孔的初始濃度均很高，均在30%以上，且抽采濃度隨時間的增加基本無衰減，說明采面回采后，受采動影響，鄰近煤層瓦斯涌出增加。單孔濃度與采面的回采進度有關系，隨著采面的推進，濃度逐漸升高，特別是在靠近在回采工作面30 米時，濃度達到最大值，靠近鉆場時，濃度有降低的趨勢，最后趨于平穩。攔截鉆孔對采面瓦斯涌出量有著明顯的影響，攔截鉆孔抽采濃度越高，采面回風流的瓦斯涌出量（風排瓦斯量）越小。

3.3 定向高位鉆孔瓦斯治理效果分析

從定向高位鉆孔濃度情況看，高位鉆場抽采的初始濃度不大，均是經過回采一段時間后，濃度開始逐漸上升，達到最佳抽采濃度后，趨于平穩，并逐漸消失，這主要是受采面回采的影響，隨著回采鉆孔開孔段垮落，導致鉆孔抽采效果差，抽采量大幅增高而抽采濃度大幅下降，引起上隅角瓦斯濃度偏高。從鉆孔抽采濃度與上隅角瓦斯濃度的變化曲線圖可以得出，高位鉆孔抽采濃度的大小直接影響上隅角的瓦斯濃度，上隅角的瓦斯濃度隨抽采濃度的增加而降低，說明高位鉆孔濃度增加后，采空區的瓦斯涌出量增加，高位鉆孔的抽采量不足引起上隅角瓦斯量相對增加。

3.4 采空區埋管瓦斯治理效果分析

采取大直徑鉆孔埋管抽采采空區瓦斯及上隅角瓦斯治理措施后，上隅角瓦斯濃度得到明顯改善，瓦斯濃度均在1%以下，說明本措施可靠有效；是將上隅角瓦斯濃度與抽采混合量、抽采濃度進行作圖分析，從圖中可以看出上隅角瓦斯濃度與總管路的抽采濃度沒有必然聯系，而是與抽采管路的抽采混合量呈線性關系，抽采混合量越大，上隅角瓦斯濃度越小，反之，抽采混合量越小，上隅角瓦斯濃度越大。

4 結語

通過采取了一系列的措施，使得16中16 工作面上隅角瓦斯濃度始終保持在0.32%，瓦斯治理效果非常明顯，使工作面的瓦斯得到了有效預防和治理，不但防止了工作面和上隅角瓦斯超限問題，還能有效的消除工作面煤與瓦斯突出危險，從而保證實現安全生產。同時以為類似工作面瓦斯治理的一條有效途徑，尤其是底板穿層網格鉆孔、定向高位鉆孔，進入卸壓帶后煤體透氣性大幅度提高，其中高位鉆孔與底板穿層網格鉆孔抽采濃度要高于順層傾斜鉆孔，多措并舉，有力促進了回采工作面生產能力的提高。