1、大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技術(shù)研究李 海 濤長(zhǎng)平公司通風(fēng)區(qū)大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技術(shù)研究李海濤 王家學(xué) 辛憲耀 李彥鵬（長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 晉城 048006）摘 要：針對(duì)長(zhǎng)平礦綜采工作面大采高、瓦斯涌出量大的現(xiàn)實(shí)條件，研究并并實(shí)施以風(fēng)排管理為主，本煤層、采空區(qū)、頂板鉆孔抽采瓦斯并重的綜合瓦斯治理技術(shù)，杜絕了大采高、高瓦斯綜采工作面瓦斯超限現(xiàn)象，提高了工作面的單產(chǎn)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：綜采工作面；瓦斯；治理；技術(shù)1 問(wèn)題的提出大采高綜采開(kāi)采技術(shù)是采煤方法中一項(xiàng)新的開(kāi)采工藝，是特厚煤層采煤方法的新發(fā)展。具有高產(chǎn)、高效、掘進(jìn)率低、成本低、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，但是，

2、隨著工作面開(kāi)采強(qiáng)度的增大和開(kāi)采向深部轉(zhuǎn)移，低瓦斯礦井的煤層瓦斯賦存條件會(huì)發(fā)生很大變化，最主要的是工作面及上隅角瓦斯的超限問(wèn)題，甚至?xí)霈F(xiàn)局部瓦斯涌出量較高的情況。與相同煤層條件下的普通綜采開(kāi)采相比，在大采高綜采開(kāi)采條件下，由于工作面割煤高度的增加，煤量相應(yīng)增加，產(chǎn)生的瓦斯量也相應(yīng)增加，而大采高支架也帶來(lái)了工作面通風(fēng)斷面的增大。在大采高放頂煤開(kāi)采條件下，由于開(kāi)采強(qiáng)度和工作面產(chǎn)量的增大，進(jìn)行瓦斯的有效防治是確保工作面安全順利生產(chǎn)的重要保障。從2010年4月開(kāi)始，長(zhǎng)平礦在4305工作面使用艾柯夫SL500雙滾筒 型采煤機(jī)(采高5.87m)和ZY12000/28/62型支撐掩護(hù)式液壓支架等設(shè)備進(jìn)行大采

3、高綜采回采，取得了最高日產(chǎn)15000t的好成績(jī)，并結(jié)合長(zhǎng)平礦4305大采高綜采工作面條件，與河南理工大學(xué)合作，開(kāi)展了大采 2高綜采工作面瓦斯治理專(zhuān)項(xiàng)研究工作，取得了很好的效果。 2 大采高工作面概況2.1 地質(zhì)條件4305回采工作面東部為4303回采工作面，南部為第二回風(fēng)大巷、第一回風(fēng)大巷、膠帶機(jī)大巷及膠輪車(chē)大巷，西部和北部為原始煤體。煤層評(píng)價(jià)厚度5.23m，傾角2-10°，平均6°，直接頂砂質(zhì)泥巖，厚4.85m，老頂為細(xì)粒砂巖，厚11.23m，工作面走向長(zhǎng)1013.6m，傾斜長(zhǎng)219.6m，可采儲(chǔ)量154.82萬(wàn)t。2.2 開(kāi)采技術(shù)條件工作面切眼長(zhǎng)219.6 m，東西方向

4、布置，沿傾向推進(jìn)；可采長(zhǎng)度1009.4 m工作面為傾向長(zhǎng)壁布置，采用后退式綜合機(jī)械化一次采全高全部垮落采煤法。工作面機(jī)采高度為5.87m，循環(huán)進(jìn)度0.865 m。 3 瓦斯綜合治理技術(shù)為強(qiáng)化瓦斯治理，最大限度地減少瓦斯對(duì)安全生產(chǎn)的制約，充分發(fā)揮大采高工作面大功率設(shè)備的能力，針對(duì)大采高、高瓦斯綜采面特性，多管齊下、采用多種抽采方法治本(本煤層、采空區(qū)、鉆板傾向鉆孔)，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)和強(qiáng)化管理相結(jié)合的綜合治理措施，取得了很好的效果。3.1 抽治本多種抽采方法結(jié)合。做到抽采最大化由于大采高綜采工作面瓦斯涌出量大，一般在40m3min以上。風(fēng)排有限，必須堅(jiān)持以抽采為主，從巷道布置、系統(tǒng)建立、設(shè)備選型人手

5、，多種方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)抽采效 3果最大化。3.1.1 傾向鉆孔抽采技術(shù)工作面回采期間，在工作面43052回風(fēng)巷道施工頂板傾向鉆孔抽采采空區(qū)及煤壁瓦斯。即在43052巷每?jī)蓚€(gè)通風(fēng)橫川之間施工一個(gè)抽放場(chǎng)硐室，每個(gè)鉆場(chǎng)施工15個(gè)鉆孔，鉆孔仰角1523°，鉆孔長(zhǎng)度88m132m左右，終孔間距為10m，如圖1所示。鉆孔終孔位于煤層的頂板2535m左右。鉆孔采用聚胺脂進(jìn)行嚴(yán)密封孔，封孔深度不小于8 m。抽采量為23m3min。圖1 4305工作面傾向鉆孔及采空區(qū)埋管抽放示意圖3.1.2采空區(qū)埋管抽采盡管在回采過(guò)程中，隨工作面的推進(jìn)及時(shí)封閉與采空區(qū)相連通的橫風(fēng)橫川，但隨著推進(jìn)長(zhǎng)度增加，封閉橫川會(huì)受采

6、動(dòng)影響漏氣或垮落，在壓差作用下，采空區(qū)瓦斯涌出量仍較大。為有效杜絕采空區(qū)瓦斯涌出，在密閉橫川時(shí)預(yù)留抽放管路進(jìn)行采空區(qū)抽放，如圖1所示。抽采 4量為23m3min。3.1.3本煤層抽采根據(jù)預(yù)測(cè)，4305回采工作面回采時(shí)瓦斯涌出量將達(dá)到69.63m3/min，其中本煤層瓦斯涌出58.60m3/min，占回采工作面瓦斯涌出的84.17，鄰近層瓦斯涌出11.03m3/min，占工作面瓦斯涌出的15.83，可見(jiàn)，4305回采工作面瓦斯涌出以開(kāi)采層瓦斯涌出為主，因此，必須實(shí)施本煤層瓦斯抽采技術(shù)措施，用于減少風(fēng)排瓦斯量，減小通風(fēng)系統(tǒng)壓力。本煤層瓦斯抽放鉆孔還可以進(jìn)行煤層注水，就是利用工作面前方卸壓區(qū)內(nèi)不可抽

7、放的本煤層瓦斯抽放鉆孔代替注水孔進(jìn)行長(zhǎng)孔注水。這種方式一孔兩用，具有鉆孔深、孔徑大、鉆孔附近裂隙發(fā)育、注水量大等特點(diǎn)，不僅起到了降低煤塵、改善氣溫條件等作用，而且有效地減少了回采過(guò)程中的瓦斯涌出量，促進(jìn)了安全生產(chǎn)。根據(jù)4305工作面實(shí)際情況，利用4305工作面進(jìn)風(fēng)順槽4210正巷的鉆場(chǎng)硐室（原鉆探隊(duì)施工的探放水鉆場(chǎng)，從4210正巷巷口向切眼方向每250米有一鉆場(chǎng)硐室），向回采工作面不同方向施工雙排扇形鉆孔，如圖2所示。4305綜采工作面切眼圖2 4305工作面本煤層抽放鉆孔布置圖3.1.4抽采系統(tǒng)能力保障抽采系統(tǒng)建立原則。一是實(shí)現(xiàn)高低濃度瓦斯分開(kāi)抽采。二是建立多系統(tǒng)、多管路便于多種抽采技術(shù)同時(shí)

8、使用。二是保證有足夠大的抽采能力，降低風(fēng)排量。如：在4305工作面累計(jì)安裝瓦斯抽采管路3500m，其中，主管路采用400mm礦用瓦斯抽放聚乙烯管，支管路采用355mm礦用瓦斯抽放聚乙烯管。 3.2 優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，確保風(fēng)量充足加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整和通風(fēng)設(shè)施維護(hù)。針對(duì)綜采工作面瓦斯涌出量較大的實(shí)際情況，由初期采用的“四進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整為“三進(jìn)兩回”通風(fēng)系統(tǒng)（具體通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖3和圖4），加大配風(fēng)量，使風(fēng)量不低于5800 m3/min，確保了通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。圖3 4305工作面采用“四進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)示意圖圖4 4305工作面采用“三進(jìn)兩回”通風(fēng)系統(tǒng)示意圖3.2.3 把握重點(diǎn)，加強(qiáng)初采期間的瓦

9、斯治理大采高綜采工作面初采期問(wèn)瓦斯治理既是重點(diǎn)，又是難點(diǎn)。主要原因是：工作面初次來(lái)壓之前，采空區(qū)頂板垮冒不實(shí)，懸頂面積大，采空區(qū)漏風(fēng)大，頂板鉆孔及采空區(qū)抽放不能發(fā)揮攔截瓦斯的作用，往往造成工作面回風(fēng)流瓦斯超限，上隅角瓦斯積聚。對(duì)此，工作面初采期間主要采取以下措施：一是要在工作面初采前對(duì)工作面進(jìn)行機(jī)尾三角區(qū)退錨索工作，如果上隅角老塘懸頂面積超過(guò)8m2，須采取強(qiáng)制放頂措施。二是上隅角加強(qiáng)堵漏，盡可能減少漏風(fēng)。 4 效 果長(zhǎng)平礦4305工作面采用多種抽采方法治本(本煤層、采空區(qū)、鉆板傾向鉆孔)，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)和強(qiáng)化管理相結(jié)合的綜合治理措施，均取得了良好效果，使工作面、回風(fēng)巷瓦斯始終處于受控狀態(tài)，瓦斯?jié)舛韧ǔＬ幵?.4%0.8%之間，有效的解決了工作面瓦斯問(wèn)題，采面平均日產(chǎn)量達(dá)到1.3萬(wàn)t，最高日產(chǎn)量達(dá)到1.5萬(wàn)t。參考文獻(xiàn)：1 常剛政大采高工作面瓦斯治理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及探討J.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，16(10)：2702 高志剛復(fù)雜地質(zhì)條件下大采高綜采技術(shù)的應(yīng)用J河北煤炭，2005(4)：1314