综采工作面防治瓦斯超限成套技术研究与应用

孟凡超

摘要： 该文章对综采工作面回采期间采取的成套技术措施进行了分析总结。针对瓦斯地质复杂综采工作面，灵活全面施策，得到了良好治理效果，验证了煤矿瓦斯事故可防可控的理论。

Abstract： This paper analyzed and summarized the complete technical measures for the fully mechanized mining face. According to the complex fully mechanized working face with the gas geology， flexible and comprehensive measures have been carried out to get good treatment effects， proving the theory that the coal mine gas accidents can be prevented and controlled.

关键词： 综采工作面；防治瓦斯超限；煤矿

Key words： fully mechanized coal mining face；prevention and control of gas overrun；coal mine

中图分类号：TD712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）36-0093-03

0 引言

为了实现瓦斯地质条件复杂采煤工作面，回采期间零瓦斯事故，河南能源焦煤公司中马村矿在27011工作面回采期间试着采取了多种技术措施，在瓦斯零超限的情况下实现了工作面的回采结束。

1 工程概况

中马村矿为煤与瓦斯突出矿井。27011综采工作面回采煤层为二1煤层，此工作面位于27采区东翼上部，设计走向长度511m，倾斜长度83m，煤层倾角平均11°，煤厚平均3.6m，煤层存在夹矸和分叉现象。煤层透气性差，煤质较软，瓦斯地质复杂，回采期间极易发生瓦斯超限事故，严重制约工作面安全回采。为了确保工作面能够在杜绝瓦斯超限的情况下安全回采，经过矿井相关人员研究决定，工作面作业方式为“三八”作业制，一班采取防治瓦斯超限措施，两班组织生产。

2 工作面防治瓦斯超限成套技术

2.1 矿井各部门统一、协调管理

中马村矿将27011综采工作面防治瓦斯超限列为矿井A级薄弱环节管理。由综采队作为此工作面防治瓦斯超限的主体，矿领导、安监科、调度室、防突科等职能部门作为措施监督落实的主体，矿井制作矿薄弱环节管控安全确认表放置在工作面现场，各级监督人员必须定期对工作面防治瓦斯超限措施的落实情况进行确认。

2.2 加强通风系统和监测监控系统管理

2.2.1 加强通风系统管理

对工作面通风系统进行优化，确保工作面供风量不低于1200m3/min。工作面切眼上、下安全口不得堆放设备、材料等，进、回风巷道堆放的设备、材料占用巷道的断面积严禁超过巷道总断面积的1/3，确保有足够的通风断面。工作面上隅角超前工作面切顶线两排提前回棚，并在上、下隅角老塘侧设置挡风帘，减少风量损失。必须保证回风巷正反向风门和调节风窗的完好，严禁同时打开两道风门，回风巷风眼内不得存放杂物。

2.2.2 加强监测监控系统管理

工作面安设监测监控系统，确保灵敏可靠，全方位监测工作面瓦斯变化情况。回风巷风门外安设监测分站1台，型号为KJ101-F2型，工作面内安设瓦斯传感器6部，型号为KJ101-45B型。

瓦斯传感器T0安装在工作面上隅角，T1安装在距上安全口10m以内，T2安装在回风口以里10～15m位置。T3安装在距下安全口10m以内。T中在回风巷中间，T车安装在绞车房内。瓦斯传感器吊挂在顶板完好的地方，距顶板不大于300mm，距巷帮和切顶线均不小于200mm，不大于500mm。瓦斯传感器T2、T中报警、断电浓度均≥1.0%，T3、T车报警、断电浓度≥0.5%，T0、T1、采煤机机载瓦斯断电仪报警浓度≥1.0%、断电浓度≥1.5%。瓦斯传感器T0、T1、T2、T3、T中、T车：工作面切眼及运输巷、回风巷中全部非本质安全型电气设备，采煤机机载瓦斯断电仪断采煤机电源。瓦斯传感器复电瓦斯浓度：T0、T1、T2、T中及采煤机机载瓦斯断电仪瓦斯浓度数值<1.0%，T3、T车瓦斯浓度数值<0.5%，方可人工复电。当工作面回风巷风流中瓦斯浓度≥1.0%或者二氧化碳浓度≥1.5%时，必须停止工作面一切工作，停电落锁，将工作面和回风巷中所有人员撤出到全风压新鲜风流的巷道中，查找原因并采取针对性措施进行处理。只有工作面和回风巷内风流中瓦斯浓度<1.0%，方可人工复电恢复工作。瓦斯传感器每十五天必须使用标准气样校验一次，并对瓦斯电闭锁功能测试一次。

2.3 工作面上隅角瓦斯治理

由于工作面上隅角易积聚瓦斯，工作面回采期间采取以下措施进行上隅角瓦斯的管控。

2.3.1 在上隅角设置挡风墙，阻挡采空区瓦斯向外涌出，垒设挡风墙时遵循下列规定

①回风巷超前煤壁线1～2棚将工钢梁替换成木梁，巷道上帮的工钢柱替换成单体柱，上端头π型钢大梁始终托住木梁（大梁间距700±50mm），在上隅角切顶线处用编织袋灌装碎煤并层层码放，垒设成一道挡风墙；

②挡风墙内侧严禁有工钢或其他金属物品，防止碰撞产生火花；

③挡风墙必须顶部紧接巷道顶板，上帮紧贴巷道上帮，下帮与端头支架衔接紧密，挡风墙整体与巷道上帮的夹角成100～120°；

④在挡风墙的缝隙处用黄泥抹严实，防治瓦斯从缝隙处涌出；

⑤挡风墙必须及时随工作面的推进而前移。

2.3.2 上隅角使用抽采管抽出积聚的瓦斯，设置移动瓦斯抽采泵并连接专用抽采管路，经工作面回风巷通向上隅角挡风墙抽采瓦斯，具体规定如下

①回风巷铺设抽采管路使用Φ250mm聚乙烯管，管路末端距上安全口距离不得大于20m，并从主管路末端设置两个Φ100mm的接头，引出两根Φ100mm钢丝软带管通向上隅角；

②两根钢丝软带管置于上隅角挡风墙顶部，第一根管距回风巷上帮100±50mm，第二根管距第一根管100±50mm，两根管的末端距挡风墙老塘侧不得小于300mm，并前后错开300～500mm，抽采管随挡风墙的前移而前移；

③随着工作面的推进，必须及时掐主管路，并保持抽采管路的顺畅。

2.3.3 在工作面的上隅角老塘侧吊挂风障，引导风流吹向上隅角，稀释瓦斯浓度，具体吊挂要求如下

①上隅角风障的吊挂必须接顶接底，风障上帮贴回风巷上帮，下帮贴工作面最后一架前立柱；

②当班工作面专职瓦斯检查员负责指导工作面上端头工人吊挂风障，并经常检查上隅角瓦斯浓度，及时调整风障的角度；

③上端头施工的人员在窜大梁时，严禁将上隅角风障全部放下，每窜一棚大梁，对应放下一棚距离的风障，每窜好一棚大梁后及时恢复风障。

2.3.4 上端头工人在施工时要使用高压水将顶、帮全部洒湿，保持上隅角范围内工钢棚、单体柱、π型钢梁等湿润，上隅角范围内严禁硬物撞击产生火花，消除瓦斯积聚引起瓦斯爆炸的危险。

2.3.5 工作面在割移期间上隅角不得回放工钢棚、不得拆移挡风墙，以免造成上隅角瓦斯大量涌出；在工作面割煤移架停止期间，上端头工人方可拆移挡风墙及前窜瓦斯抽采管；拆移风墙时要从上往下逐袋拆移，不得大面积拆移。

2.4 抽采工作面残存瓦斯

每天8点班在工作面煤壁施工浅孔抽采钻孔，抽采煤层瓦斯，浅抽钻孔控制全煤厚（工作面距上下安全口15m范围内为瓦斯卸压带，可不布置钻孔）。钻孔共设计两排，上排18个钻孔、下排36个钻孔。上排孔垂直于煤壁，孔深不小于15m，孔间距3m，开孔位置距底板1.2～1.6m；下排孔倾角-30°，可根据煤厚情况对下排孔倾角进行±5°调整，孔间距1.5m，开孔位置距底板0.3～0.6m，下排孔应穿过煤层见矸底。工作面抽采主管直径为Φ150mm的钢丝软带管，抽采支管采用直径Φ25mm橡胶管，封孔管直径Φ25mm无缝钢管，封孔管长度1.5m，简易封孔后利用移动泵进行连抽。采煤机附近的钻孔待采煤机通过后要及时连抽，甩掉的钻孔离采煤机的距离不得大于6m。如图1。

在回风巷布置高位抽采钻孔，抽采采空区瓦斯，回风巷煤壁线以外每隔40m布置一组高位孔，每组4个。1#～4#钻孔孔间距0.5m。使用ZDY-4000S钻机，采取水力排渣施工工艺。可根据施工地点地质及支护情况适当调整钻孔坡度，误差±2°，钻孔开口位置误差±500mm。如表1。

封孔前要用水将钻孔内残余钻屑冲洗干净，确保封孔质量。封孔采用Φ50mm聚乙烯封孔管，封孔时管与管对接紧密，确保封孔后密封不漏气。

采用袋装矿用合成树脂封孔工艺封孔，封孔深度不低于15m。0～1m用水泥砂浆固孔，封孔管2m处与12m处各用3袋（共6袋）矿用合成树脂“对开”封孔；12～15m为花管，用窗纱包裹。打好的新钻孔必须及时进行封孔连抽，时间不得超过24小时。

3 效果分析

27011综采工作面自2013年5月开始回采至2014年3月回采结束，通过采取加强工作面通风系统和监测监控系统的管理、实施煤壁浅孔抽采瓦斯、上隅角垒设挡风墙并插管抽采瓦斯、回风巷高位钻孔抽采瓦斯等成套技术，风流中瓦斯控制在了1.0%以下，实现了本瓦斯零超限。

4 结论与建议

针对27011综采工作面煤层瓦斯含量高、绝对瓦斯涌出量大，煤质软、瓦斯透气性差，在回采期间易瓦斯超限的特点，施工队伍有的放矢，研究并实施了综采工作面防治瓦斯超限成套技术，工作面安全回采结束，防治瓦斯超限效果良好，希望可以为其它类似工作面回采治理瓦斯起到借鉴作用。

参考文献：

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.

[2]张国枢.通风安全学（修订版）[M].中国矿业大学出版社.

[3]宋慧刚.浅谈高瓦斯矿井安全生产管理[J].煤，2013（06）.