龙山煤矿23煤柱工作面瓦斯治理技术应用研究

摘要：文章通过结合龙山煤矿工程实例，介绍了采煤工作面瓦斯治理技术的应用及其效果，分别从浅孔抽放或排放、规范修筑锯末墙、工作面上隅角坚持插管抽放、加强高位钻孔抽放、加强在抽钻孔排查、吊挂挡风风障减少采空区漏风、保证工作面回风顺畅等方面阐述了23煤柱工作面瓦斯治理情况。对综采工作面的瓦斯治理，必须对现场情况进行调查，详细地分析原因，根据具体情况采取有针对性的综合措施。

关键词：突出煤层；采煤工作面；瓦斯治理技术；瓦斯防治措施；煤炭开采 文献标识码：A

中图分类号：TD712 文章编号：1009-2374（2015）03-0156-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0267

1 概况

煤与瓦斯突出事故一直是突出矿井安全生产的重大威胁，为解决这一难题，各个大型煤业公司采取了各式各样的防治煤与瓦斯突出措施，龙山煤矿是煤与瓦斯突出矿井，23煤柱综采工作面瓦斯管理问题是制约龙山煤矿煤炭产量的主要原因，为有效解决这一问题，龙山煤矿采取了几项措施对23煤柱工作面瓦斯进行治理。

2 采煤工作面瓦斯治理情况

2.1 23煤柱工作面概况

2.1.1 工作面上顺槽。23煤柱综采工作面上顺槽采用U29型钢梯形棚支护，棚距0.8m。外段支护规格为3.8m（下净宽）×2.7m（净高），掘进断面积11.7m2，净断面积，10.5m2；里段支护规格为4.5m（下净宽）×2.7m（净高），掘进断面积13.8m2，净断面积，12.4m2。巷道沿煤层底板布置，总长度316m，用于工作面回风、运料、行人。

2.1.2 工作面下顺槽。23煤柱综采工作面下顺槽采用U29型钢梯形棚支护，棚距0.8m。外段支护规格为3.8m（下净宽）×2.7m（净高），掘进断面积11.7m2，净断面积，10.5m2；里段支护规格为4.5m（下净宽）×2.7m（净高），掘进断面积13.8m2，净断面积，12.4m2；切眼向外60m为工字钢支护，上净宽2.4m，下净宽3.5m，净高2.1m，掘进断面积7.3m2，净断面积6.2m2。巷道沿煤层底板布置，总长度352m，用于工作面进风、运煤、行人。

2.1.3 工作面开切眼。切眼采用辅助支护和主支护两种支护形式，主支护为单体柱配合矿工钢支架支护，辅助支护为锚索支护。第一次施工断面规格：2.6m×2.6m（梁长×柱长），上净宽2.4m，下净宽3.5m，净高2.3m，净面积6.8m2；第二次施工时梁为可铰接的特制矿工钢（两梁铰接，梁长2.6m，柱长2.6m），上净宽5.0m，下净宽6.25m，净高2.3m。净断面积13.0m2。切眼沿煤层底板布置，长度67m。

2.1.4 23煤柱综采工作面煤层情况如表1所示：

2.2 工作面防突措施执行情况

23煤柱工作面回采前采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施。为提前对23煤柱工作面进行消突，在23煤柱上、下顺槽施工顺层钻孔对23煤柱工作面进行预抽，钻孔控制整个23煤柱工作面。23煤柱上顺槽共设计钻孔200个，设计钻孔总工程量9163m，实际施工205个，总工程量10393m；23煤柱下顺槽共设计287个钻孔，设计钻孔总工程量18722m，实际施工297个，总工程量19300m。

2.3 区域验证情况

采用复合指标法进行区域验证。沿采煤工作面每隔10～15m布置一个验证钻孔，钻孔距顶板0.5～1.5m，孔径42mm，深度6m，测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽量布置在软分层中，钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量S，并在暂停钻进后2min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时，测量室的长度为1.0m。

当q、S的所有测定值均小于临界值，并且未发现其他异常情况，则该工作面为无突出危险工作面，否则，为突出危险工作面。

3 工作面瓦斯治理方案研究

（1）分析瓦斯涌出的主要来源，制定相应的治理措施；（2）分析在瓦斯浓度正常的情况下，确保正常回采施工的措施；（3）根据瓦斯涌出的来源不同通过采取浅孔抽放或排放、规范修筑锯末墙、工作面上隅角坚持插管抽放、加强高位钻孔抽放、加强在抽钻孔排查、吊挂挡风风障、保证工作面回风顺畅等七项瓦斯治理专项措施有效治理23煤柱工作面瓦斯问题。

4 项目实施的主要做法

4.1 浅孔抽放或排放

4.1.1 钻孔施工参数。钻孔孔深8m，孔间距6m，呈三花眼布置，下排钻孔倾角+10°，上排钻孔倾角+25°。

4.1.2 钻孔施工要求：（1）钻孔施工的范围为距工作面上安全口5m处至距工作面下安全口15m的区域；（2）每推进一个循环，执行一次措施。工作面每推进4m为一个循坏，每个循环的最后一个小班，前半班正常回采施工，后半班施工钻孔；（3）每次钻孔施工前，由综采队负责通知通风防突部，通风防突部安排通防队对施工完毕的钻孔进行连抽，同时通风防突部应安排专人到现场监督钻孔施工和封孔连抽情况，此外，钻孔抽放时间为一个小班；（4）抽放一个小班后通防部安排区域验证人员进行防突验证，只有在验证指标不超时下发准采通知单，综采队按照下发的准采距离进行回采；（5）综采队必须配备3～4部风钻同时施工钻孔，以便提高施工进度。

4.2 规范修筑锯末墙

23煤柱工作面每次移架后，综采队必须及时在上隅角规范修筑锯末墙，并封堵严实，此外，工作面现场锯末数量不少于40袋，保证有足够备用量。

4.3 工作面上隅角坚持插管抽放

改良工作面上隅角插管抽放多通，改进插管抽放方式，确保上隅角抽放达到预期效果。

4.4 加强高位钻孔抽放

除了在-220大巷1#钻场施工高位钻孔进行采空区抽放外，继续在-220大巷2#钻场施工高位钻孔对采空区加强抽放，确保抽放效果。

4.5 加强在抽钻孔排查

排查工作面上下巷抽放钻孔，对挤压变形的抽放钻孔进行修复，并恢复抽放，做到应抽尽抽。

4.6 吊挂挡风风障减少采空区漏风

23煤柱工作面下尾巷必须吊挂挡风风障，减少采空区漏风。

4.7 保证工作面回风顺畅

对23煤柱工作面上、下巷落底、扩修，清理巷道内所有杂物，并将上巷所有备用支架落到最低，增大上巷通风断面。

5 综合评价

通过以上方案的实施，23煤柱工作面回风瓦斯控制到0.4%～0.5%，进风角瓦斯浓度为0.1%，23煤柱工作面上隅角瓦斯降到了0.4%～0.6%，工作面上隅角插管抽放浓度保持在1%，流量保持在9.5m3/min，工作面高位钻孔浓度保持在10%～15%，流量保持在6.4m3/min。同时得出以下结论：（1）综采工作面的瓦斯治理，必须对现场情况进行调查，详细地分析原因，根据具体情况采取有针对性的综合措施；（2）通过多次生产实践证明，控制风量是防治采空区瓦斯异常涌出的一种有效措施；（3）利用高位钻孔和工作面上隅角埋管并联进行瓦斯抽放是瓦斯防治治本的主要手段。

作者简介：孙华锋（1987-），男，河南鹤壁人，安阳鑫龙煤业（集团）龙山煤业有限责任公司助理工程师，研究方向：煤炭技术。

（责任编辑：蒋建华）