破碎顶板综采工作面瓦斯抽采技术研究与应用

李建功 刘克杰

摘要：通过对高瓦斯突出综采工作面瓦斯综合防治的研究，确定了采空区瓦斯积聚自然分布梯度及抽放负压所产生的技术参数，对全矿井的瓦斯综合治理工作，具有很强的适用性和指导意义。

关键词：瓦斯抽放瓦斯分布梯度采空区抽放负压

1概况

十矿戊90-20210采面位于-320水平戊组中区下山东翼第五阶段，采面西靠中区轨道及运输机下山，东至东区戊组轨道下山，南邻已回采的戊90-20190采面，北部为戊组三水平开拓工程，尚未开采。

为预防瓦斯积聚超限，主要采取的技术措施有以下几个方面：

①偏外巷风排瓦斯和中区泵站抽放，抽放流量为120m3/min，纯量为5～8m3/min，偏外巷风量为600m3/min，瓦斯浓度2%。②采面动压浅孔抽放。非生产班施工浅孔，孔深24米，Ф89mm，间距每1.5m一个，每循环允许进4米，每一架一个和本煤层抽放管路并网，抽放流量为50m3/min，纯量为5m3/min。③上隅角辅助抽放，利用中区抽放泵站2BEC-42型抽放泵进行抽放，抽放流量为100m3/min，纯量为3m3/min。④工作面采用轨道下山、运输机下山两路进风，采面风量达1600m3/min以上。⑤严格坚持上封下堵和突出危险工作面“四位一体”防突措施。先进行突出危险性预测，每15m布置1个预测孔，孔深8m，孔径42mm，每次预测循环允许进尺不超过2.5m，两次预测总进尺不超过4m。⑥采面安装有矿压在线监测设备，综采一队坚持每天收集矿压显现数据，分析矿压活动规律。⑦为保证该面的安全生产，坚持以风定产，每月根据实际情况安排生产计划，回风流瓦斯浓度控制在0.6%～0.8%。

防冲击地压措施：①技术措施。a采面内实施中孔松动卸压诱导爆破，孔深15m，每孔装药量为12卷（330g/卷）；b在距工作面10m范围内利用风巷本煤层抽放钻孔进行深孔注水；c及时拆卸机风巷超前段锚杆、锚索。②安全防护：松动爆破时工作面停电、撤人、设置警戒，生产期间出现闷雷或煤炮声音时暂撤人，建立完善的防突异常信息搜集及应急处理机制。③组织措施：调整工作面劳动组织，减少工作面定员人数。

通过以上安全技术措施与防突、防冲措施，采面回采期在2009年6月4日前未发生因瓦斯原因影响生产现象。

2对采空区漏风形式和瓦斯积聚梯度区域的研究

2.1瓦斯治理简介。采面回采后期，由于采动空间变化，采煤工作面漏风通道也发生变化，瓦斯涌出地点和涌出浓度形式同时改变，经研究采用偏“Y”巷通风小川封闭形成的抽采巷及上隅角联合抽放技术，利用中区泵站两套2BEC-42型水环式真空泵，流量均为100-110m3/min，抽放管用12吋、8吋铁管，一套为采面上隅角和采面本煤层浅孔抽放，一套为采面偏“Y”巷通风小川封闭后形成的抽采巷抽放，如图。

2.2戊90-20210采面上隅角及采空区瓦斯情况分部：戊90-20210采面直接顶初次垮落步距10～20m，老顶周期垮落步距20～25m，在工作面推进10m范围内，在采面上隅角及回风巷风流中瓦斯未发生超过规定现象。

初期的上隅角单套抽放管抽放，在采面推进5m即开始抽放，而通过对偏“Y”巷内预留10m抽放管内抽放气体浓度观测分析，采面推进30m处时，偏“Y”巷抽放管瓦斯浓度1.5%，并逐渐增高，采面推进60m范围内，抽放瓦斯浓度由1.5%匀速上升为3.5%，当采面推进到80m～100m时，抽放瓦斯浓度基本在5～8%左右，当采面推进超过100m以后，抽放管路内瓦斯浓度稳定在6%左右，其变化曲线如图。

通过以上数据及回采工作面推进距离与抽放浓度曲线图分析可以判断，戊90-20210采面采空区距工作面中心10m范围内为瓦斯积聚低浓度区域，距采面10～40m采空区为高浓度瓦斯积聚区，为瓦斯抽放效率区。

2.3采空区瓦斯积聚区域分析：预计戊90-20210采面采空区顶板垮落高度15.3m，采空区瓦斯积聚范围及其采空区漏风量300m3/min分析计算，在该工作面采空区10m～40m范围内为高浓度瓦斯积聚。

2.4采面抽放系统抽放浓度判断瓦斯积聚区域的分析研究。戊90-20210采面由于采用瓦斯抽放技术，有效降低了采空区向采面风巷的瓦斯涌出量，采面上隅角瓦斯浓度在正常情况下与采面切眼机尾瓦斯浓度相当接近。

3抽采工作面瓦斯治理技术的应用分析

3.1通过对戊90-20210采面上隅角及偏“Y”巷预留采空区抽放管内瓦斯浓度的检查，6月4日抽放瓦斯浓度上隅角及偏“Y”巷分别降低到2.0%、2.8%，采面回风流瓦斯浓度0.92%，临近超限，为及时解决戊90-20210采面瓦斯增大现象，矿领导及时决策，加强采面上顺槽三角煤区域顶板控制，加快采面回采速度，尽快通过顶板破碎区，通风部门及时对偏“Y”巷通风小川使用方式进行调整，封闭小川以里增大抽放管路负压，降低采空区漏风，提高瓦斯抽放浓度，同时降低了回风流瓦斯浓度。

3.2对采空区抽放浓度变化情况与抽放压力影响的研究。①6月5日八点班在采面上顺槽三角煤顶板破碎处装填黄土封堵瓦斯涌出通道，并预留插管进行抽放，以达到阻止高浓度瓦斯涌出进一步扩大，影响采面三角煤区域以及回风流瓦斯浓度。②6月5日四点班通风部门通过理论研究决定采用改变通风小川使用方法，降低偏“Y”巷漏风量，增加上隅角10m范围内采空区抽放负压，这种改变使抽放管路瓦斯抽放浓度有了显著提高，直接降低采空区高浓度瓦斯涌出源头。③6月6日经矿领导研究决定，采面进行快速推进，采煤机迅速过机尾，降低采面上出口10米范围内采煤高度，加强上顺槽三角煤区域顶板控制。④在割煤期间，在采面严格执行上封下堵措施，下隅角封堵后悬挂挡风帘，长度不低于20m。⑤防突队加大抽放管路巡查力度，及时查找处理抽放管路的跑风、漏气问题，确保瓦斯抽放浓度在可控范围。⑥采面生产期间，各级安保人员及措施要到位，严防瓦斯超浓度生产。

通过各项措施的实施与落实，使戊90-20210采面瓦斯情况没有影响到采煤工作面的正规循环作业。

4经济效益分析与评价

戊90-20210工作面2009年6～7月份出煤约10.1万吨，根据戊组煤的售价，2009年平均价为480元/吨，成本为350元/吨。

总价值=总产量×售价-总产量×成本价=1313万元。

5结论

通过对顶板事故造成封闭空间形成漏风通道，进而使抽放效果降低，漏风通道瓦斯涌出浓度增大情况的分析、处理、研究，我们确定了戊组煤层的回采时的通风和抽放新技术应用，下一步我们对戊9-20180瓦斯抽放采煤工作面将抽采巷封闭只抽瓦斯，不通风的瓦斯治理模式进行研究，以确定该成果的适用性。

参考文献：

[1]潘竞俊，王殿勋，李建功.瓦斯尾巷抽采工作面防灭火技术研究与应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[2]钱其耀，李永占，黄超慧，米战.大倾角梯形综采工作面对接研究及应用[J].中州煤炭，2008（08）.

[3]冯增朝.低渗透煤层瓦斯抽放理论与应用研究[D].太原理工大学，2005（04）.

作者简介：李建功（1975-），男，河南襄城人，平煤股份十矿通风区副区长，助理工程师，主要从事于矿井通风与安全技术研究工作。