ABOK煤矿回采工作面瓦斯管理实践与思考

吴 道

（中鼎国际工程有限责任公司，江西 南昌330096）

1 概况

ABOK煤矿系中鼎国际建设集团公司与马来西亚一公司合作煤矿，年生产能力150kt。

该矿位于加里曼丹岛马来西亚与印度尼西亚交界山脉北侧SriAmam地区丘陵地带，矿区范围：东经111°59′～111°01′00″，北纬102°08′～1°03′35″；井口坐标 X：5579.2，Y：8507.2，Z：100.2m；矿井开采水平为－90m～－45m；矿区面积约2km2。

矿区地质及煤层情况：井田为近东西走向，由北向南呈单一倾斜构造，倾角为6°～14°，含可采煤层1层，煤层厚度为0.35～1.97m，平均厚度1.2m，煤层沉积稳定，结构简单，为优质炼焦和动力烟煤。煤系地层厚度50～400m，上覆地层第四系表土覆盖，厚度7～55m，陆相沉积，火成岩以岩床形式出现，由浅至深侵入，在煤层中形成变薄及天然焦条带，对煤层开采有一定影响。

煤层瓦斯、自燃倾向性、煤尘爆炸性情况：在矿井开采过程中，瓦斯涌出量与煤层厚度、煤层开采深度、工作面长度、工作面产量有密切关系。2011年10月对矿井瓦斯进行了等级鉴定，结果为高瓦斯矿井。回采工作面绝对瓦斯涌出量为7.492m3／min，相对瓦斯涌出量为20.27m3／t；掘进工作面绝对瓦斯涌出量为1.066m3／min，相对瓦斯涌出量为56.94m3／t；矿井绝对瓦斯涌出量为 12.85m3／min，相对瓦斯涌出量为33.85m3／t；经鉴定为容易自燃煤层，发火期为3～4个月；煤尘具有爆炸性，抑爆岩粉量为45%。

2 矿井开采情况

矿井采用中央片盘斜井开拓，中央并列抽出式通风，井筒集中布置在井田中央，分成东、西两翼，由东至西分别有东风井、主皮带运输井、轨道提升井、西风井4个井筒，均采用矿用工字钢金属支架梯形棚支护。

采煤方法及采煤工艺：采用走向长壁后退式采煤方法，工作面走向长600～700m，倾斜长80～200m；采煤工艺为人工电煤钻打眼、爆破落煤，工作面采用30kW刮板运输机运煤、人工扒煤、顺槽及斜井均采用皮带运输至地面工业广场，工作面采用1.2～1.8m单体液压支柱、金属铰接顶梁支护顶板，采用“两采一准”正规循环作业方式，采用全部垮落法管理顶板，最大控顶距4m，最小控顶距2 m，放顶步距2m，即“见四放二”，工作面采用全负压通风，工作面有效风量600～800m3／min。

3 回采工作面瓦斯管理实践

ABOK煤矿工作面瓦斯，主要集中在工作面上隅角附近，且上隅角瓦斯浓度经常处于超限状态，乃至瓦斯积聚，针对这种情况，为有效消除安全隐患，ABOK煤矿花了2年多时间，先后对3个不同面长的工作面瓦斯管理进行了摸索，积累了一些卓有成效的经验。

1）2012年12月～2013年8月，在长150m、走向长360m的西五工作面生产期间，大部分瓦斯浓度均在安全浓度范围，但工作面上隅角附近3m范围内瓦斯浓度超限，隅角存在瓦斯积聚的现象，浓度一般在3%～9%，工作面回风流中瓦斯在正常情况下，瓦斯浓度在安全范围内，仅在工作面放顶后1小时左右、放炮过程中偶尔出现瓦斯超限现象。针对这种情况，首先是采取了以下措施：① 工作面配备专职瓦斯员，负责工作面瓦斯检查，采取风障法将隅角瓦斯排放至安全浓度；②工作面5m范围内采用风镐落煤；③工作面8m范围内改用木杠顶梁和单体液压支柱支护顶板；④ 工作面使用水炮泥和黄泥进行严实封孔，由瓦检员负责落实监督检查；⑤ 放顶、放炮期间回风巷内停止工作、撤出人员、设置警戒。其次是为了做到措施更完善，采取布置超前辅助风巷方法，即在工作面上出口留好10m煤柱，掘一条与回风巷平行煤层巷道，每隔12m与上回风巷连通，形成超前出口，始终保持1～2个超前出口，这样工作面上隅角瓦斯超限和积聚问题得到有效解决，保证了工作面作业地点瓦斯不超限，该工作面于2013年8月28日安全收尾。

2）2013年9月～2014年6月，开采长200m、走向长450m的西六工作面，由于工作面相对加长、开采深度加深、瓦斯涌出量增加，尽管按照西五工作面所采取的超前辅助风巷方法，解决了工作面作业点瓦斯不超限的问题，但工作面回风流中瓦斯浓度超限，影响行人、运料安全，存在安全隐患。针对这种情况，在井下安装1台20m3／min瓦斯抽放泵，建立了井下移动瓦斯抽放系统，对工作面采空区进行瓦斯抽放，经过不断的实践摸索，在超前辅助风巷的基础上进行完善，将超前出口规范为超前行人出口、瓦斯自然排放出口、瓦斯抽放出口。在瓦斯自然排放出口处构筑调节风窗，用于调节风量，达到调节瓦斯排放的目的；在瓦斯抽放出口处构筑密闭，将瓦斯抽放管路预埋在内面，随着工作面的推进，抽放瓦斯也不断迈步更替抽放。通过摸索，抽放距离在距工作面30m的采空区内，瓦斯抽放效果较好，可以保证工作面瓦斯不超限，上隅角瓦斯积聚问题和回风巷瓦斯超限问题均得到解决。但是，在瓦斯抽放的过程中，用比色管对抽放管内气体进行检查，发现比色管有CO棕色环现象，且CO浓度由低到高，有时CO浓度高达1×10－3，由于在马来西亚沙拉越州缺乏矿井气体分析机构，未能对抽放管内气体进行分析化验，经多方咨询、查阅有关技术资料，只能按照煤层自然发火情况处理，决定停止工作面采煤，进行收尾、封闭。重新在外部布置新工作面，继续按照上述工作面做法，工作面推进到一定距离，同样在抽放管内检查气体，用比色管检查同样有棕色环现象，CO浓度与前述同出一辙，以此来推断采空区有煤层自然发火现象，值得思考，需要时间和实践的进一步检验。那么，在工作面没有其它异常出现的情况下，工作面继续推进，加强气体检查，在抽放管内瓦斯浓度在15%以下时，调节自然排放风窗大小，对抽放系统进行选择性的抽放，以工作面回风巷瓦斯浓度不超限为原则，该工作面于2014年6月5日安全收尾。

3）2014年6月～9月，开采长80m、走向长180m的西六外工作面，工作面、回风巷瓦斯均不超限，仅工作面上隅角瓦斯有积聚现象，瓦斯浓度3%～6%，采用超前辅助风巷方法可以解决上隅角瓦斯积聚的问题，但煤柱损失达12.5%；也采用了西五工作面瓦斯管理的前期做法，用风障进行瓦斯排放，结合其它配套措施，保证工作面、回风巷、上隅角瓦斯不超限、不积聚，该工作面于2014年9月20日安全收尾。

4 实践思考及建议

综上实践，ABOK煤矿基本可以梳理出一套比较适合本矿回采工作面瓦斯管理办法，归纳起来就是：以超前辅助风巷、超前出口为主，完善“三出口”（即超前行人出口、自然瓦斯排放出口、瓦斯抽放出口）、结合选择性瓦斯抽放方式、经济合理的工作面长度（120～150m）的瓦斯管理办法。这样，既能解决回采工作面上隅角瓦斯超限和积聚的普遍性问题，又能解决回风流中瓦斯超限问题，防止对采空区过度抽放可能引起的煤炭自燃现象发生，同时又能保证工作面正常推进。

几点建议：

1）瓦斯移动抽放系统应该改为地面永久抽放系统，从根本上达到瓦斯抽放的目的，消除安全隐患。

2）对瓦斯抽放管内的CO检测指标来确定采空区是否煤炭自然发火，缺乏足够的科学依据，需要做进一步的调查研究，以有利于科学决策，指导安全生产。