近距离上保护层工作面瓦斯治理研究

摘 要：近距离保护层开采时，保护层工作面上隅角瓦斯超限是瓦斯治理的难点。为有效治理近距离保护层工作面上隅角瓦斯超限，本文以平煤四矿己15-23120保护层回采工作面为例，保护层工作面上隅角瓦斯超限；通过向采空区内埋设两条管路抽采瓦斯，一条用于抽采采空区内瓦斯，截断瓦斯向回采工作面涌入的通道；另一条用于抽采上隅角瓦斯；采取抽采措施后，上隅角瓦斯浓度有0.6-0.7%降至0.1%以下；风排瓦斯浓度有0.3%左右降至0.05%左右，上隅角瓦斯超限现象得到了很好地治理。

关键词：近距离上保护层；瓦斯超限；瓦斯治理

保护层开采技术措施中涉及保护煤层和被保护煤层，在保护层开采过程中，被保护煤层卸压，其中的瓦斯解吸释放，向保护层方向运移[1-2]。保护层和被保护层之间的距离对于保护层开采的卸压消突效果具有巨大的影响，距离较近时被保护层卸压效果较好，瓦斯释放充分，大量的瓦斯涌入保护层工作面，对保护层工作面的安全生产构成的极大的威胁，尤其是上隅角瓦斯极易超限[3]。因此对近距离上保护层工作面上隅角瓦斯治理进行研究具有重要的实际意义。

本文制定了上隅角瓦斯治理措施并进行了效果考察。

1 工程地质概况

四矿位于平顶山矿区中部，井田东邻一矿，西接平煤五矿、平煤六矿，南邻三环公司，为突出矿井，地面为低山丘陵地形，经过专家论证，选择己15煤层作为己16-17煤层的保护层进行开采。己15煤层、己16-17煤层顶板和底板均为砂质泥岩，两层煤层间距离5-18m，平均16m，属于近距离保护层开采。

己15-23120工作面位于己三采区西翼中下部，南部位于己15-23100工作面内（该面由于压力大未能回采），北为己15-23140采面（已回采）。该工作面可采走向长1103米，倾斜长237米。己15-23120工作面为上保护层开采，对下覆己16.17煤层进行保护。己15-23120工作面煤层瓦斯含量6.89m3/t，瓦斯压力0.4Mpa，为非突出煤层。该工作面己15煤层煤厚在1.1～2.1米之间，局部下部含0.1～0.4米的劣质煤。煤层平均倾角7.7°。己16煤层与己17煤层合层，己15煤层距己16.-17煤层层间距平均8m，属于近距离保护层。

2 保护层工作面瓦斯治理措施

正常生产过程中，己15-23120采面上隅角瓦斯多次超限，为有效防治上隅角瓦斯超限情况，采用向采空区内埋管抽放上隅角瓦斯。

实际生产过程中，向采空区内埋设两条直径为500mm的管路，连接到采區抽放泵站对采空区和上隅角的瓦斯进行抽采，如图1所示，管路悬吊与顶板上，距离顶板距离500mm。其中管路A埋入采空区内的长度为5m左右，直接抽放采空区上隅角附件瓦斯；管路B埋入采空区内的长度为15m，在管路上每隔2m开孔，在孔口上方架设木墩，以保护顶板在垮塌时不会堵塞孔口。管路A随工作面的向前推进不断进行回收，管路B直接埋入采空区内，实现长时间的抽放。

工作面采取上隅角瓦斯抽采措施之后，保护层工作面回采状况得到了极大改善，上隅角瓦斯控制在0.6%以下。上隅角瓦斯抽采措施实施前后保护层工作面上隅角瓦斯浓度、风排瓦斯浓度、上隅角抽放瓦斯浓度以及瓦斯抽采纯量如图2所示，其中上隅角瓦斯浓度和风排瓦斯浓度是从在线监测系统中导出，上隅角抽采瓦斯浓度是从泵站抽采浓度导出。

由图2可以看出，在采取上隅角瓦斯抽采措施之前，上隅角瓦斯浓度在0.6%-0.7%之间，随时可能出现瓦斯浓度超限的情况，存在极大的安全隐患；工作面风排瓦斯浓度处于0.3%-0.4%之间，同样处在较高的水平。经过前期的设计布置，当工作面推进至850m左右时，上隅角瓦斯抽采系统开始运行。由监测结果可以看出，采用双管路抽采上隅角瓦斯后，随着瓦斯抽采纯量的增加，上隅角瓦斯浓度由0.6%左右逐渐降至0.1%以下，同时风排瓦斯浓度降至0.1%以下，很好的控制了上隅角瓦斯超限问题，保证了回采工作面的正常生产。

3 结论

3.1 平煤四矿己16-17被保护层位于己15煤层下部的底臌断裂带内，采空区瓦斯涌出量大，为保证生产的安全进行，必须对上隅角和采空区瓦斯进行抽采。

3.2 在风巷内向采空区埋设两条管路，一条用于抽采采空区内瓦斯，截断瓦斯向回采工作面涌入的通道；另一条用于抽采上隅角瓦斯，降低上隅角瓦斯浓度，防治上隅角瓦斯超限。

3.3 采用向采空区埋管后，上隅角瓦斯浓度有0.6-0.7%降至0.1%以下；风排瓦斯浓度有0.3%左右降至0.05%左右，上隅角瓦斯超限现象得到了很好地治理。

参考文献

[1]王海锋，程远平，吴冬梅，等.近距离上保护层开采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采参数优化[J].煤炭学报，2010，35（4）：590-594.

[2]石必明，刘泽功.保护层开采上覆煤层变形特性数值模拟[J].煤炭学报，2007，33（1）：17-22.

[3]戴广龙，汪有清，张纯如，等.保护层开采工作面瓦斯涌出量预测[J].煤炭学报，2007，32（4）：382-385.

作者简介：刘波（1988-），河南社旗人，助理工程师，主要从事矿山瓦斯突出灾害治理。