中厚煤层内错尾巷布置治理综放面瓦斯技术与应用

文/史万青

中厚煤层内错尾巷布置治理综放面瓦斯技术与应用

文/史万青

中厚煤层综放工作面回风上隅角瓦斯超限问题，始终是限制工作面产量的重要制约因素。有些地方采取了“u+I”或“U+u”型等通风方法，虽可解决上隅角瓦斯，但降低了回采率，浪费了宝贵的煤炭资源且增加了掘进成本。而采用内错尾巷技术为解决这一难题做出了有益的探索。

一、综放面瓦斯涌出特征

综放工作面开采属一次采全高，其绝对瓦斯涌出量增大；采空区浮煤增多，浮煤释放的瓦斯量加大，集聚的瓦斯向工作面涌出；综放面煤壁、顶煤的冒落区、破碎区、裂隙加大了煤体释放瓦斯的自由面，瓦斯超前析出；综放面瓦斯易于在上隅角、架顶、架间、尾梁等位置积聚。内错尾巷布置治理综放面瓦斯技术，解决了上隅角、顶板巷的瓦斯积聚超限以及来压时瓦斯大量涌出等影响工作面安全和生产的关键问题。

二、内错尾巷布置技术实践

为解决综放面采空区大量瓦斯经上段切顶线涌入工作面，造成上段支架架间、架顶、尾梁、上隅角瓦斯超限，根据采场孔隙介质的气体流动理论，沿煤层顶板内错回风巷6～10m（净煤柱）布置一条平行于回风巷的顶板瓦斯排放巷（简称尾巷），使采场形成一种通风系统。内错布置的尾巷随工作面回采推进而自然垮落，与工作面采空区冒透，形成通风通道，有利于排放瓦斯。

1.内错尾巷作用

从伯方煤矿回采工作面回采过程来看，该方法是极为有效的措施。经与“U”型通风的工作面进行对比，未布置有内错尾巷的回采工作面回采期，配风量为1700m3/min～1900m3/min，正常生产时，上隅角局部瓦斯浓度较高，最高达3％，回风流瓦斯浓度在0.8％左右；瓦斯超限现象时有发生；布置有内错尾巷的回采工作面回采期，配风量为1400m3/min～1600m3/min，其中尾巷风量450m3/min左右，上隅角局部瓦斯浓度明显较低，最高为1.5％，回风流瓦斯浓度0.5％左右，尾巷浓度1.6％左右。

2.内错尾巷的作用原理

由于放煤滞后于割煤，内错尾巷沿工作面走向其吸风口至少要伸入煤壁沿采空区方向5m以上，也就是说要比综放工作面的采场回风口滞后5m以上，便于汇集采空区沿风流方向涌出的瓦斯。

内错尾巷沿工作面垂高方向其吸风口垂直高于工作面采场方向底板近5m，即高度高于工作面回风巷底板5m，利于汇集工作面采空区上部顶板煤（岩）层中卸压后涌出的瓦斯。

由于内错尾巷既位于综放工作面回风上隅角的上风侧，又位于煤层的顶部层位，再加上在工作面回风巷采用增阻的方法，人为调节尾巷与回风巷的通风压力差，并保证使尾巷的通风压力低于回风巷的通风压力，这样尾巷的吸风口就永远处于低压区，有利于控制工作面采空区涌出的瓦斯，大大减缓了回风的瓦斯涌出量，解决了上隅角瓦斯超限的问题。

3.内错尾巷布置瓦斯异常涌出特点

（1）工作面放煤不均衡，尾巷时通时闭，顶板巷瓦斯涌出波动性大。

（2）当放煤不均衡、尾巷不畅通时，采空区及尾巷内瓦斯大量积聚，靠工作面最近的顶板联络巷至工作面段的顶板巷内积聚瓦斯浓度就会严重超标。

（3）当顶板巷突然畅通后，采空区及顶板巷积聚的瓦斯大量从顶板巷涌出，致使顶板排放巷及回风联络巷内短时间瓦斯超限。

（4）老顶周期来压时尾巷及回风巷的瓦斯涌出成倍增加，工作面推进速度快，产量高时瓦斯涌出量增大，尤其工作面在周期来压时，瓦斯涌出量是正常涌出的2～3倍。

三、尾巷内瓦斯超限处理和瓦斯异常涌出的防治技术

1.综放采空区后方瓦斯抽放

现场实测及理论分析表明，综放采空区瓦斯涌出量大，抽放采空区瓦斯是综放面治理瓦斯的重要环节，采用的抽放方法有以下两种：第一，采空区钻孔抽放瓦斯。采用高位钻孔向采空区施工抽放钻孔，经过抽放后，钻孔抽放浓度可高达60％。第二，预埋管抽放采空区瓦斯。预埋瓦斯抽放管，抽放瓦斯浓度可达到20％～50％，流量为26m3/min，大大缓解了周期来压时采空区瓦斯涌出对安全生产的威胁。

2.尾巷不畅通的主要原因

增大尾巷通风通道时，尾巷不畅通的主要原因有以下两点：第一，放煤过程的不均衡，尾巷与工作面采空区的通道因矿压作用出现时堵时畅的情况。通过加大顶板巷下支架的放煤量来增大通风通道，减小阻力，始终保持上隅角呈稳定的上风流状态，均匀排放采空区和顶板巷瓦斯，消除支架后部、顶板巷及上隅角的瓦斯积聚，在周期来压时不会造成回风巷道内瓦斯超限，以此确保安全生产。第二，尾巷支护强度不足或是顶板破碎煤质松软，造成巷道在工作面推进时，顶板跨落，使得有效断面大大降低。通过加强支护强度，保证有效通风断面。如支护强度不足，可采用补强的方式。山西兰花集团伯方矿回采工作面推进时，由于巷道支护强度不足，采用了打木垛和在尾巷顶板铺设长梁的方式保证巷道通风。

四、结论

内错布置的尾巷与回风巷相距6～10m（净煤柱）之内，且高于回风巷道，综放面60％的瓦斯涌出量从尾巷排出，彻底解决了综放开采时绝对瓦斯涌出量大、回风流瓦斯超限问题，保证了安全生产；内错布置的尾巷随工作面推进时随采随落，与传统的外错式瓦斯巷相比在采空区形不成任何漏风通道，因而避免了综放面采空区漏风发火隐患；内错布置尾巷的瓦斯排放为综采放顶煤技术提供保障，替代传统分层开采，形成了一井一面高产高效的集中生产模式，极大地简化了矿井通风系统管理难度，为实现安全高效生产奠定了基础。尾巷瓦斯排放技术进一步提高了生产能力，取得了良好的经济效益和社会效益。

（责任编辑：李元）

作者单位：（山西兰花集团伯方煤矿）