高瓦斯矿井综采工作面瓦斯综合治理技术

摘 要：伴随高瓦斯矿井开采深度的增加及开采强度的加大，工作面瓦斯涌出量越来越大，给综采工作面的安全生产带来较大隐患。作者依据黄陵某矿1003综采工作面，重点研究高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术，为高瓦斯矿井综采工作面的瓦斯治理提供重要的理论依据，确保了矿井的安全生产。

关键词：高瓦斯矿井；瓦斯治理；1003综采工作面

前言

黄陵某矿1003综采工作面位于北一大巷西翼，北邻1004工作面，南邻1002工作面，顺槽垂直于北一大巷布置。1003进风顺槽长度2321m，1003回风顺槽2176m，1003工作面切眼长度235m，本工作面采用后退式倾向长壁一次采全高综合机械化采煤方法回采。根据该瓦斯等级鉴定结论，相对瓦斯涌出量17.55m3/t，绝对瓦斯涌出量287.49m3/min。矿井瓦斯涌出量的持续增长严重制约矿井安全生产。根据现场情况，有效采用瓦斯治理措施，改善通风系统才能杜绝瓦斯事故的出现，保证安全生产稳定发展。

1 综采工作面瓦斯综合治理技术

瓦斯综合治理方案：本煤层预抽+上隅角埋管+高位裂隙抽放治理瓦斯的方法治理工作面瓦斯。

1.1 本煤层浅孔抽放技术

矿井开采深度与采掘能力的不断增长，综采面瓦斯涌出量持续增长，单一利用通风系统调节矿井瓦斯的含量在一定安全范围内，其技术与经济上都是相对不够安全和科学。风量的增大也无法有效处理瓦斯积聚现象。其利用本煤层瓦斯预抽技术，可直接地在飞泄压之下通过煤层透气性进行抽采，是一个行之有效的方针。

根据煤层自然透气性，先后在1003进风顺槽在掘进期间施工了本煤层预抽钻孔，顺槽前进方向主帮每隔80m布置一个瓦斯抽放钻场，每个钻场内共布置9个钻孔，以扇形进行布置：2个先抽后掘钻孔，6个本煤层预抽钻孔，1个底板孔；1003回风顺槽在掘进前，在1003回风顺槽掘进过程中在距巷口170m处主帮施工第一个钻场，以后每隔60m施工一个钻场，每个钻场内布置7个钻孔：2个先抽后掘钻孔、4个本煤层预抽钻孔，1个底板孔。除底板孔外，所有钻孔沿煤层布置，使用Ф94钻头施工抽放孔，之后使用孔径用Ф113mm的钻头扩孔以方便封孔，封孔长度不得小于8m。封孔工艺：采用速凝膨胀剂（LHFK-1型）封孔工艺，封孔管为∮75mmPVC管，长度不小于8米，连接管采用？覬75mm的钢丝软管。

1.2 上隅角瓦斯治理技术

所谓上隅角抽放技术，即在采面回风顺槽铺设一组瓦斯抽放管路，伴随采面的回采，采空区不断垮落，其抽采管路即可深入采空区，在上隅角通风水泥预制块、编织袋垒设袋子墙进行挡风封堵，利用抽放管路在上隅角形成负压区，使改区域瓦斯通过抽放管路抽出，利用该方法能够有效防治上隅角瓦斯积聚，其原理如图1所示。

1.3 高位裂隙瓦斯抽放钻孔

高位裂隙瓦斯抽放技术是利用在工作面的回风巷或临近顺槽施工高位钻孔连接裂隙带，同时利用空气比瓦斯重的原理，持续地将裂隙中瓦斯进行抽离，进而阻止瓦斯进入工作面的瓦斯治理技术。具体设计如下：

在1004进风顺槽正头距1003切眼10m处施工第一个瓦斯抽放钻场，1#、2#钻场间距为20米，3#、4#、……35#钻场间距为45米，每个钻场施工钻孔9个，呈扇形布置，1#、2#钻场终孔高度下调，由1#钻场1#孔向后逐渐升高，到3#钻场1#孔升高到正常高度（1#钻孔参数见表1所示），累计施工钻场35组。

（1）首个钻场位置在1003进风顺槽正头施工第一个瓦斯抽放

钻场，为1#钻场，向外沿前进方向依次为2#、3#、4#.......35#钻场。

（2）所有钻孔设计的角度都是以巷道顶板为水平面，施工单位在施工钻孔前应具体考虑到此段煤层的仰角（或俯角）进行钻孔角度调整。偏角是以垂直于工作面的法线为基准。

（3）采用ZDY4000L型钻机施工，钻孔用74mm钻杆，φ94钻头施工，孔径94mm，排粉方式为水排。每打完一个孔必须用φ113钻头扩孔，扩孔长度为9m。

（4）用3寸PVC管封孔，缠绕白布带，封孔长度不小于9m，封孔材料采用马丽散和新型封孔材料相结合方式进行封孔，封完后及时连接到分流器。

2 工作面瓦斯治理效果分析

2.1 抽放效果

按照瓦斯治理方针，依照“密钻孔、严封闭、综合抽”的瓦斯治理技术，1003综放工作面在回采之前，钻孔长度45万余米，施工钻孔4600个，平均钻孔数量达到0.138m/t，是中厚可抽放煤层钻孔数量要求标准0.03～0.05m/t的2倍多。截至2016年11月底，1003综放工作面累计抽放瓦斯量约6.70×107m3，抽放率85.99%，超过了综采面瓦斯抽采率指标（≥60%）要求，取得了很好的抽放效果。

2.2 瓦斯涌出情况

2016年1～11月，1003综放工作面回采期间，回风流瓦斯涌出量33.39～39.91m3/min。其中：回风巷瓦斯浓度0.27%～0.73%，小于《煤矿安全规程》规定的允许最高浓度1.0%。

2.3 生产进尺

2016年1～11月，1003综放工作面共生产原煤123.5万t，推进进尺856m，平均单产7356t/d，其开采率达到96%，保证了采面的正常生产。

以上结果得出，综采面采取了综合瓦斯治理技术后，瓦斯涌出量取得了很好控制，无瓦斯超限事故，保证了采面的高效安全生产。

3 结束语

采用本煤层采前预抽、上隅角抽放、高位裂隙抽放等瓦斯综合抽放技术，在时间和空间上为瓦斯抽放创造更多的有利条件，可最大限度地增大瓦斯抽放量、提高瓦斯抽放效率，达到抽放瓦斯效果，是解决高产高效工作面瓦斯问题的根本措施。综放工作面采取了综合瓦斯治理措施后，瓦斯问题得到了有效解决，保证了在瓦斯浓度不超限的安全条件下工作面的高产高效，取得了显著的安全生产成效。

作者简介：武光富（1976-），男，陕西铜川人，助理工程师，本科，现就职于黄陵矿业集团公司一号煤矿通风部，从事于煤矿“一通三防”管理等工作。