高瓦斯矿井综采工作面取消外错尾巷的瓦斯综合抽采技术应用研究

李荣升

（阳泉市南庄煤炭集团有限责任公司，山西阳泉 045000）

高瓦斯矿井综采工作面取消外错尾巷的瓦斯综合抽采技术应用研究

李荣升

（阳泉市南庄煤炭集团有限责任公司，山西阳泉 045000）

为了解决高瓦斯矿井综采工作面“U+L”通风模式中存在的瓦斯集聚问题，减少尾巷掘进工程量和资金投入，缓解生产衔接，在南煤集团12号煤层4610工作面进行了工作面优化布置和瓦斯抽采综合设计，利用备用工作面的1条顺槽巷道兼做相邻综采工作面的瓦斯抽采巷。研究表明，12号煤层回采工作面在取消瓦斯尾巷后，采用“U”型通风方式结合瓦斯分源综合抽采可以解决工作面瓦斯问题，消除由于使用尾巷带来的不安全因素，保证综采工作面正常生产，为后续回采工作面通风系统选择提供了依据。

综采工作面；外错尾巷；瓦斯综合抽采

南庄煤矿属于高瓦斯矿井，为了治理瓦斯的需要，改变传统的“U”型通风为“U+L”型模式。这种布置方式在原回风巷的基础上增设了一条尾行回风，工作面回风流分成了两部分，一部分沿风巷流动，另一部分沿专排巷流动，由于专排巷与采空区联通，滞后于工作面，有利于采空区高浓度瓦斯沿此巷道排出，减少采空区瓦斯向上隅角处涌出，缓减上隅角瓦斯超限[1-3]。长期的生产实践表明，该通风模式依然存在一些弊端：尾巷掌头为独头巷道，使用局扇供风，一旦停风会造成瓦斯积聚；尾巷内本身瓦斯浓度较高，加上偶尔局扇停风，对巡检人员安全不利；尾巷与回风巷之间施工较多的联络横贯，工程量大、成本高。随着瓦斯抽采技术的提升，综采工作面采取了瓦斯综合抽放的办法，抽放率达到80%以上[4-5]，涌出工作面巷道空间的瓦斯量得到了有效控制，取消了外错尾巷的布置，对工作面设计改革和矿井安全建设意义重大[6]。

1 工作面概况

4610工作面是一个薄层综采工作面，地质构造比较复杂，煤层倾向大致西北低、东南高、中部平缓。工作面煤层倾角约3°~5°，局部区域受构造影响煤层倾角增至7°左右。

该煤层属于石炭系太原组的12号煤层，煤层结构较为稳定，基本为0.2｛0.2｝1.1，平均煤层厚度为1.3 m，顶板为泥岩、坚硬砂岩，底板为细砂岩，盖山厚度为315m~455m。煤层原始瓦斯含量11.05 m3/min，受到上覆不可采9号煤、10号煤、11号煤的影响，邻近层瓦斯涌出量较大。煤层本身属于三级不易自燃煤层，煤尘无爆炸危险性。

2 工作面设计及解决瓦斯问题的方案

4610 工作面采用“一进一回”的U型通风方式布置，即正巷进风，副巷回风，走向长度946 m，倾向长度176 m，正副巷巷道断面均为11.88 m2。工作面不再布置外错尾巷回风，采用相邻的4609备用工作面的正巷作为本工作面的瓦斯抽采巷，与本工作面正副巷同时设置瓦斯抽放系统，形成立体空间综合瓦斯抽放格局解决工作面瓦斯问题，具体布置见图1。

图1 4610工作面通风方式布置示意图

2.1工作面配风量

按照瓦斯抽采后工作面巷道空间瓦斯涌出测算，工作面瓦斯涌出量为5.6 m3/min，配风量1200 m3/min。抽采巷按照4609备用工作面配风量为600m3/min。工作面初采或者遇到地质构造时可根据实际情况适当增加风量。

2.2工作面瓦斯抽采方案

瓦斯抽放方法采取分源抽放的办法。工作面正巷与副巷分别向煤层打钻布置近水平钻孔，进行本煤层瓦斯预抽放；工作面副巷向上覆11号煤层打钻布置迎向钻孔，进行近邻近层瓦斯抽放；工作面抽采巷分别向上覆9号煤和11号煤打钻布置高低位钻孔，进行远近邻近层分源抽放。另外，采空区瓦斯抽放由抽采巷通过与副巷之间的横贯进行留管抽放，配合副巷上隅角留管抽放采空区。

1）本煤层预抽方法。正副巷沿煤层走向垂直巷道方向分别向煤层布置平行钻孔，间距4 m，孔径94mm，孔深80m。施工过程中可根据实际情况调整钻孔布置，但必须保证钻孔间距不大于5 m，东西两侧钻孔交叉长度不小于2m。巷道内各敷设1趟φ226mm瓦斯抽放管，与矿井主抽放系统连接进行本煤层瓦斯抽放。

2）邻近层瓦斯抽放方法。副巷沿煤层走向布置钻场，钻场间距20m，每个钻场向煤层顶部11号煤打4个钻孔，成扇形布置，孔径153 mm，孔深47 m~93 m。巷道内敷设一趟φ380 mm瓦斯抽放管，与矿井主抽放系统连接进行近邻近层瓦斯抽放。

抽采巷沿煤层走向方向布置高低位钻孔。每20 m布置1个低位钻孔，终孔到11号煤层，孔径153 mm，孔深63 m；每25 m布置1个高位钻孔，终孔到9号煤层，孔径153mm，孔深79m。每对高低位钻孔间距5m。巷道内敷设2趟φ380mm瓦斯抽放管，1趟连接高位钻孔，1趟连接低位钻孔，2趟管路分别与矿井主抽放系统连接，进行近邻近层瓦斯抽放。

3）采空区瓦斯抽放方法。在副巷与抽采巷之间施工联络横贯，封闭横贯预留瓦斯抽放管，开采过程中利用抽采巷的1趟抽放管对接横贯预留管进行采空区瓦斯抽放；将副巷抽放钻孔的管路留在采空区，用阀门控制逐段打开管路进行采空区瓦斯抽放。

3 结果分析

1）采用该技术方案后，12号煤综采工作面不再布置外错尾巷，为矿井减少了巷道和闭墙施工投入，节约了成本。4610工作面取消外错尾巷，1条外错尾巷加上副尾巷横贯巷道19个，少掘进尺1 330 m节省399万元的掘进成本；每道横贯原来需要设置2道闭墙与20 m抽放管，取消外错尾巷后可减少闭墙工程费用57万元；整个采区大约可节约掘进成本1 824万元。

2）在取消外错尾巷的情况下，采取了瓦斯综合抽放措施，有效控制了工作面瓦斯涌出量，回采期间回风巷瓦斯浓度0.2%~0.4%，上隅角瓦斯浓度0.2%~0.6%，能够保证工作面正常生产，说明工作面这种布局合理、可行。

3）彻底消除了由于使用尾巷带来的不安全因素，如局扇停风造成的瓦斯积聚、瓦斯超限、工作面停产等问题。

4）取消外错尾巷的成功，为本矿今后的工作面设计提供了依据，同时也缓解了生产衔接问题，同时符合了新版《煤矿安全规程》取消设置尾巷规定的要求，开创了同行先例。

4 结束语

通过4610综采工作面的研究实践，说明采用相邻备用工作面顺槽巷道作为综采工作面瓦斯抽采巷合理可行，今后在该矿的综采工作面可以不再布置外错尾巷；证明了本矿可以采用瓦斯综合治理方法控制工作面瓦斯的涌出，能够保证工作面正常安全生产，采用U型通风方式布置完全能够满足工作面设计要求。

[1]高贵祥.“U+L”型通风治理回采工作面上隅角瓦斯[J].煤矿安全,2009(12):15-17.

[2]姜小龙.保护层开采综采面“U+L”通风瓦斯防治技术研究[D].包头：内蒙古科技大学，2013.

[3]蔡佳文,杨胜强,焦汉林,等.“U+L”型通风系统条件下采空区三维流场实验研究[J].煤炭工程，2016,48(8):89-92.

[4]朱金社.马兰矿10503综采工作面瓦斯综合治理[J].煤炭科学技术，2011(39):40-41.

[5]赵传浩.实施瓦斯综合抽放提高矿井抽放率[J].煤炭科学技术，2002,30(10):36-38.

[6]杨宏民,王启宇.南庄煤矿回采工作面取消瓦斯尾巷可行性研究[J].中国煤炭，2014,40(6):110-112.

（编辑：樊敏）

App lication of Com prehensive Gas Drainage w ith Elim inating Outward Staggered Tail Roadways in Fully M echanized Face of High Gas M ine

LIRongsheng
(Ventilation Department,Nanzhuang Coal(Group)Ltd.,Co.,Yangquan 045000,China)

In order to solve thegas concentration in U+L ventilation of fullymechanizedmining face in high gasmine,reduce the excavation work and capital investment in tail roadways,and ease production convergence,theworking face layoutwas optimized and comprehensive gas drainagewas designed in the No.4610 working face of No.12 coal seam of South Coal Group.A gateway of the spareworking facewas also used as the gas drainage lane for the adjacent fully-mechanized working face.The results show that, after the elimination of the tail roadway on No.12 coalmining face,the comprehensive drainage technology with differentiating sourcesand U ventilation can solve thegasproblem on theworking face by eliminating the insecurity factors caused by the tail roadway,which could ensure the production of the fully mechanized coalmining faceand provide thebasis for ventilation system selection of the follow-upmining face.

fully-mechanized mining face;outward staggered tail roadways;comprehensive gas drainage

TD 26

A

1672-5050（2016）06-033-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.010

2016-10-20

李荣升（1973-），男，山西盂县人，大学本科，工程师，从事煤矿通风安全、瓦斯防治工作。