高瓦斯工作面初采期间瓦斯治理技术研究论文_陈腾飞

摘要：本文对高瓦斯工作面一次采全高初采初放期间瓦斯治理进行了分析研究，改进了本煤层抽放钻孔及顶板走向钻孔设计，解决了工作面初采期间的瓦斯问题，经过实践应用表明，采用这些措施有效了杜绝了大采高工作面一次采全高初采初放期间瓦斯超限事故，有效地解决了综放工作面初采期间的瓦斯治理问题,为类似条件的综放工作面初采期间瓦斯治理提供了借鉴，确保了工作面安全生产回采。

关键词：大采高；高瓦斯；初采；治理技术

随着国家对安全生产的高度关注，煤矿安全生产压力逐年增大。高瓦斯、突出矿井在高度机械化、高产能压力下，消除煤体的突出危险性、最大限度降低开采期间瓦斯涌出量以确保回采面瓦斯不超限，是高瓦斯、突出矿井能够持续健康发展的最重要的因素。高瓦斯、突出矿井在采取保护层开采、区域抽采措施后，虽在区域范围内消除了煤层的突出危险性，但由于瓦斯赋存的不均一性、抽采措施施工等因素的局限性，初采期间由于采动影响、回采速度过快等不确定因素的存在，导致工作面瓦斯涌出异常增大导致工作面瓦斯浓度超过安全规定值的现象时有发生，给安全生产带来巨大隐患。

1 技术研究的必要性

大采高综采工作面初采期间瓦斯治理既是重点，又是难点。主要原因是：工作面初次来压之前，采空区顶板垮冒不实，悬顶面积大，采空区漏风大，顶板钻孔及采空区抽放不能发挥拦截瓦斯的作用，往往造成工作面回风流瓦斯超限，上隅角瓦斯积聚。为此，张集矿（北区）在1613（3）工作面改进了本煤层抽放钻孔及顶板走向钻孔设计，解决了工作面初采期间的瓦斯问题，确保了工作面安全、高效回采。

2 概况

淮河能源控股集团煤业公司下属张集煤矿所属1613（3）工作面处于西三13-1煤上采区三块段，煤层标高为-513.8～-589m，处于无突出危险区，该面走向长度1480m，倾斜长为239m，平均煤厚4.7m，上距13-2煤（平均煤厚0.8m）1.2～8.7m ；根据瓦斯基础资料收集数据，经预抽后煤层瓦斯压力0.2~0.5MPa，瓦斯含量为4.2m3/t。工作面回采期间采取顶板孔+两巷顺层孔+上隅角抽采。

3 解决的技术问题

通过施工13-2煤穿层孔、加密轨、运顺顺层孔及优化通风系统，确保了工作面安全初放结束。

4 “抽治本、优化通风系统”瓦斯综合治理技术

多种抽采方法结合。做到抽采最大化由于大采高综采工作面瓦斯涌出量大，一般在30m3／min以上。风排有限，必须坚持以抽采为主，从巷道布置、系统建立、设备选型人手，多种方法结合，实现抽采效果最大化。

4.1 穿层钻孔抽采技术

以工作面回采采动形成的顶板裂隙作为通道来抽放工作面裂隙带及采空区冒落带内的部分邻近层及采空区瓦斯，解决工作面上隅角一带大量瓦斯涌出引起的瓦斯超限问题；工作面回采前，在工作面轨、运顺分别设计施工穿13-2煤孔，钻孔终孔间距按6米布置，孔径Φ113mm，孔深30~135m，如图1所示。钻孔终孔位于13-2煤层的顶板1m左右。钻孔采用聚胺脂进行严密封孔，封孔深度不小于8 m。抽采量为4～6m3／min。

图1 轨、运顺13-2煤穿层孔

4.2 采空区埋管抽采

结合1612（3）工作面冒落情况（伪顶垮落步距20米，老顶垮落步距30米）对1613（3）工作面伪顶垮落、老顶垮落位置进行挂牌管理，伪顶垮落前上下风巷必须备足充填材料，在工作面架后穿堂风瓦斯达到0.4%或伪顶垮落5m前对上下隅角进行连续充填，同时开启上隅角抽采系统，利用轨顺瓦斯抽放管路，在管路上每隔 25 m 布置 1 个抽放三通，进行上隅角插管抽采或埋管抽采。抽采量为0.5～1m3／min。

4.3 本煤层抽采

根据预测，1613（3）回采工作面回采时瓦斯涌出量将达到30m3/min，其中本煤层瓦斯涌出25m3/min，占回采工作面瓦斯涌出的83.3％，可见，1613（3）回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主，因此，必须实施本煤层瓦斯抽采技术措施，用于减少风排瓦斯量，减小通风系统压力。

本煤层瓦斯抽放钻孔还可以进行煤层注水，就是利用工作面前方卸压区内不可抽放的本煤层瓦斯抽放钻孔代替注水孔进行长孔注水。这种方式一孔两用，具有钻孔深、孔径大、钻孔附近裂隙发育、注水量大等特点，不仅起到了降低煤尘、改善气温条件等作用，而且有效地减少了回采过程中的瓦斯涌出量，促进了安全生产。

通过加密轨、运顺顺层钻孔确保初采期间瓦斯不超限，轨、运顺顺层孔按3m间距布置，孔径Φ120mm，孔深120m，如图2所示。钻孔施工采用跟管钻进技术，全程盘管护孔。

图2 顺层钻孔布置图

5 优化通风系统

加强通风系统调整和通风设施维护。针对综采工作面瓦斯涌出量较大的实际情况，初期期间风量最大化，使风量不低于2500 m3/min，确保了通风系统稳定可靠。

6 结论

1613（3）工作面初采期间采用多种抽采方法治本(本煤层、采空区、顶板钻孔)，优化通风系统和强化管理相结合的综合治理措施，均取得了良好效果，使工作面、回风巷瓦斯始终处于受控状态，瓦斯浓度通常处在0.3%～0.4%之间，有效的解决了工作面初采期间瓦斯问题，采面初采期间平均日产量达到1万t。为日后矿其它大采、高瓦斯综采工作面初采期间瓦斯管理工作积累了经验，对于类似矿山有效防治瓦斯有一定的参考价值，值得兄弟矿井推广使用。

参考文献：

[1]袁亮.低透气煤层群首采关键层卸压开采采空侧瓦斯分布特征与抽采技术[J].煤炭学报，　2008，　33（12）：　1362-　1367.?

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[5]梁峰;;综放工作面初采期间防灭火技术研究与应用[J];煤炭技术;2007年01期

论文作者:陈腾飞

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第19期

论文发表时间:2020/3/16

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