综放工作面初采期瓦斯涌出特征及治理技术

陈瑶

摘要：近年来，我国的瓦斯治理工作有了很大进展。在进行瓦斯治理时，一方面要保证风量满足工作面回采的需求，另一方面要做好瓦斯的监测和监控工作，可以为综放工作面初采期的瓦斯治理提供一定的参考和借鉴。本文就综放工作面初采期瓦斯涌出特征及治理技术进行研究，以供参考。

关键词：综放面初采；瓦斯治理；钻孔抽采

引言

目前，综采放顶煤已经成为厚及特厚煤层开采的一种经济方式。这种方式通过对传统的液压支架进行改装，就可以大幅度提高厚煤层的开采效率。值得注意的是，若煤层中瓦斯含量增加，则放顶煤期间瓦斯释放量也会大幅度增加。在综放工作面初采期间，顶板第一次垮落时，瓦斯会大量释放。为了保证开采的安全性，必须对综放工作面初采期间的瓦斯进行治理。

1瓦斯抽采系统的构成

瓦斯抽采系统由地面瓦斯抽采泵站、瓦斯抽采装置、抽采管路和末端抽采计量等组成，其中瓦斯抽采装置安设在地面瓦斯泵站内，主要包含配电设施、瓦斯泵站、循环水池等设施;瓦斯抽采管路布置在抽采路线的巷道中;末端抽采装置根据抽采工艺不同安装在综采工作面上隅角、采空区联巷密闭或抽采钻孔处。

2工作面初采瓦斯涌出特征及影响因素分析

直至工作面发生初次来压过程中，采空区内瓦斯由于顶板卸压而大量涌出，此时工作面内瓦斯主要来源于采空区。初采期间工作面回风瓦斯超限的主要原因为采空区瓦斯大量涌出导致，采空区瓦斯涌出主要与顶板岩层来压相关。顶板岩层的断裂会引起工作面来压，并且岩层破断垮落后将形成大量裂隙空间，为瓦斯涌出提供了通道。对比工作面瓦斯涌出特征，可以看出工作面瓦斯涌出与顶板来压有着一定的同步性。顶板岩层的弯曲下沉将在煤壁内形成高应力区，驱使煤层内瓦斯向工作面涌出，同时顶板岩层的破断会导致岩层透气性增加，内部瓦斯会沿着破断后形成的通道一同涌入工作面内，因此极易导致工作面回风瓦斯超限。

3工作面初采期间瓦斯治理技术

3.1通风管理方面

工作面初采期间，通风区安排测风员每天对工作面进行测风，并且及时测量工作面后运机尾处断面面积，通风量不足，及时汇报，采取有效措施，发现异常及时进行采取搭设临设风障、加大通风量等措施，保证工作面的通风系统稳定。工作面回采期间，通风区每班按规定设置瓦检员，并严格按计划图表进行检查，矿组织三级跟班，严格落实初采期间各项管理措施。特别是在初采期间，工作面专职瓦检员要详细检查工作面各处瓦斯等气体情况，并落实工作面初采期间顶板垮落情况；专职瓦检工随时检查机组下风侧割煤期间的瓦斯情况，并详细汇报通风调度；若机组下风侧风流中瓦斯体积分数达到0.5%，应立即通知采煤机司机停止割煤作业，发现瓦斯涌出异常等现象必须立即向矿调度汇报，以研究制定瓦斯治理措施。

3.2邻近面采空区抽采

随着矿井的采掘接续，井下越来越多的采煤工作面因开采结束而被封闭。老采空区内涌出瓦斯，形成了一个“天然”的瓦斯库。受大气压力变化、采空区密封性不佳等因素的影响，老采空区内赋存的高浓度瓦斯有时会向采掘空间内运移，导致作业空间内瓦斯涌出量异常，对矿井的安全生产构成威胁。因此，对老采空区（全封闭采空区）进行合理的平衡卸压抽采，能抑制或减少老采空区瓦斯涌向回采空间，从而降低老采空区相邻正在回采工作面回采期间的瓦斯防治压力。在综放工作面回采期间，为防止老采空瓦斯通过煤柱间裂隙（季节变化、大气压变化等原因）涌入综放工作面回采空间而增大工作面瓦斯治理难度（主要为增大风排瓦斯压力），采取对采空区封闭墙进行抽采措施，保证沿空侧呈负压状态。

3.3深孔水力切顶卸压技术

工作面发生初次来压的强度对瓦斯涌出情况有着较大影响，为减弱老顶初次来压强度，采用水力切顶技术对工作面煤层顶板进行切顶卸压。水力切顶主要对基本顶岩层进行切顶，工作面初采前，在工作面切眼靠近老塘侧和导硐侧各施工1排切顶孔，钻孔孔垂直深度为15m，斜长为21m，采用高压水分段进行进行预裂。

3.4钻孔封孔安全技术措施

瓦斯抽采钻孔施工完成后，需及时进行封孔，封孔质量必须符合规定，以提高抽采效果，封孔作业必须由每班组长在现场进行统一指挥。封孔前，先用封孔管进行透孔，如发现有塌孔、煤粉堵塞钻孔现象，需用钻机把钻孔内煤粉透出来，然后再进行封孔，以此来减少钻孔内的煤粉量。气动注浆泵需安放在地面上，水泥浆充分搅拌后开始注浆，待排气管内返浆后，及时关闭注浆泵，完成注浆封孔作业。

3.5监测监控方面

工作时，通风监测队要严格按照《煤矿安全规程》和AQ1029—2006《瓦斯监测监控标准》规定要求，对综放工作面安装监控传感器和断电设备，保证割煤期间监控断电设备灵敏、可靠。通风监测队主要负责维护综放工作面机尾10m范围内、回风巷距采区回风口10～15m内、工作面回风侧与密集柱拉齐的回风进度棚靠落山侧和后部溜机尾电机上方安设的甲烷传感器，所有甲烷传感器都必须与工作面及回风巷的电源实现闭锁，只要有一处瓦斯体积分数达到报警值、断电值，甲烷传感器就能够发出声光报警信号，并切断工作面所有非本质安全型电气设备电源，停止工作面生产。工作面T0甲烷传感器报警值≥0.3%，断电值≥0.3%，复电值<0.3%；工作面回风T1甲烷传感器报警值≥0.3%，断电值≥0.3%，复电值<0.3%；工作面回风巷T2甲烷传感器报警值≥0.3%，断电值≥0.3%，复电值<0.3%；断电范围为工作面及回风巷内全部非本质安全型电气设备。甲烷传感器应吊挂在距顶板不大于300mm，距煤帮不小于200mm的位置且安排专人管理，除监控维修人员和瓦检员外，严禁出现其他人员私自移动传感器位置、用水冲洗传感器、摔打传感器等违章行为。监测分站安设在进风巷中，距底板大于300mm，距轨道大于700mm，且安设处顶板完好无淋水，地面无积水。通风监测队要执行监控断电设备的维修和更换制度，保证监控断电设备的正常运行。

3.6采空区瓦斯治理效果预测

瓦斯治理效果如下：a)上隅角瓦斯不预警，均压通风减少采空区漏风，上隅角安装引流器，消除涡流效应。b)由于采空区瓦斯抽采效果好，有效降低了风排瓦斯压力，预计回风流瓦斯浓度控制在0.3%以下，确保工作面高强度开采情况下，上隅角和回风流瓦斯浓度安全可控。c)预计防治效果。抽采泵能力及抽采管网均满足矿井当前瓦斯防治能力要求。

结语

为了保证综放工作面的安全开采，对工作面初采期间的瓦斯进行了治理。在技术上，要对回采期间的风速进行测量，在移架时要保护通风设施的完整性，提高各类钻孔和老塘埋管抽采负压，确保采空区瓦斯及时排出，不能使瓦斯溢出至回风巷。严格控制机组割煤速度和割煤顺序，要求采煤机司机均匀割煤、均匀释放瓦斯，以降低工作面瓦斯涌出量。在管理上，要做好瓦斯监测和监控工作。希望此次研究可以为综放工作面初采期间的瓦斯治理提供一定的参考。

参考文献

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