上覆层采空区瓦斯涌出的治理研究

皖北煤电集团安全环保部 赵宏飞

上覆层采空区瓦斯涌出的治理研究

皖北煤电集团安全环保部 赵宏飞

瓦斯治理是煤矿工作面安全回采的重要保障。工作面周期来压时，会带出大量上覆层老空区瓦斯，如治理不及时，会造成瓦斯积聚、瓦斯超限、瓦斯爆炸等事故，严重威胁井下人员的生命和矿井的生产安全。对采空区提前进行瓦斯抽放是解决瓦斯涌出的最有效办法，为了提高抽放效果，需要掌握老空区瓦斯量和回采工作面的瓦斯涌出量等参数，从而确定抽放设计。

一、矿井及工作面概况

任楼煤矿是皖北煤电集团大型骨干矿井，矿井自1997年投产，2009年鉴定为突出矿井，矿井年生产能力2 800 000t，其主采煤层为5、7、8煤层，7、8煤层为突出煤层，矿井一水平-520以上7、8煤层为无突出危险区。

8246工作面位于矿井中四采区，标高为-520，回采的8煤层为突出煤层，该工作面位于非突出区域。工作面走向长1 050m，倾向上225m，煤层厚3m，储量880 000t，采用综合机械化回采。工作面上覆的7244、7246、7344、7346工作面均已回采完毕，72煤层、73煤层、82煤层间距分别是5m和8m，顶板均采用自由垮落法管理。

二、瓦斯涌出预测

据钻孔资料，该工作面平均瓦斯含量为(CH4)1.32cm3/g。由于受F16断层影响，加之伴次生小构造及裂隙发育，游离瓦斯赋存丰富，并易于释放，且上覆采空区，预测局部存在瓦斯相对聚集区。预计该工作面生产时绝对瓦斯涌出量为5.1 m3/min，周期来压时绝对瓦斯涌出量最大时可达10.5m3/min。

三、治理方案

该工作面设计风量为900m3/min，风排瓦斯量最大4.5m3/min，需抽放量为6m3/min，因此瓦斯是影响该工作面正常回采的主要因素，仅仅用通风方式无法完全解决瓦斯问题，必须进行抽放。

1. 抽放系统的布置。通过流量和沿程阻力的计算，决定采用直径200mm的PVC抽放管。8246风巷敷设两路抽放管路，经过8246风巷、8246回风联巷，到达中四回风上山与永久抽放管路联结，利用地面抽放系统进行集中抽放。

2. 抽放方法及工艺。

（1）上隅角埋管抽放。采空区采用埋站管的方式。站管用φ159mm铁管加工而成，长1.8m，管上加工有直径20mm、间距60mm（中对中）的小孔。将抽放站管直立预埋在上隅角采空区位置，距风巷上帮200 mm。埋站管循环间距为8m，风巷共长1 050m，共需埋站管131根。为了提高抽放效果，预埋的站管用厚度不小于50mm的木板掩盖，以便防渣、防堵和防砸。上隅角用抗静电阻燃编织袋构筑隔离墙，将上隅角封堵严实，并且，隔离墙的厚度不得小于0.6m（图1）。

图1 上隅角埋管布置示意

（2）上覆层采空区抽放。针对8246工作面回采时，周期来压后，由于72、73、82煤层采空区连通，致使大量采空区瓦斯向工作面涌出，影响工作面的生产安全，故采取提前预抽上覆层采空区瓦斯的治理措施，即由8246风巷，向上覆层采空区施工穿层钻孔，抽放钻孔设计为每20m一组，每组2个，由于上覆7、8煤层错位开采，故钻孔分别向7244、7344采空区，7246、7346采空区施工，分源抽放瓦斯。本次施工共抽放钻孔52组，104个钻孔，钻孔设计长度分别为22m和28m，采用直径108钻头钻进，钻孔全程下套管，终孔采用花管抽放，防止采空区破碎岩石堵实钻孔（图2）。

图2 抽放钻孔布置剖面

四、结论

通过上隅角埋管抽放和上覆层采空区抽放结合，实现预期效果。抽放瓦斯8.3 m3/min，回风瓦斯稳定控制在0.3% ，周期来压期间最大瓦斯涌出量为15.5 m3/min，抽放瓦斯量为10.4 m3/min，回风瓦斯浓度稳定在0.42%，抽采率达67% ，回采期间未出现瓦斯大量涌出和瓦斯超限事故，确保了8246工作面的安全回采。