顶板复合煤层布置下行通风工作面的难点分析

赵智 铁法煤业（集团）有限责任公司晓南矿

一、工作面概况

（一）工作面位置

W2-721工作面地表位于张庄村东部,有一个液化气站、部分民房、商户及平坦耕地,采动影响范围内涉及两条村级公路（晓南矿-张庄;宋荒地村-汪荒地村）、三条高压线（两条：晓南矿-张庄6KV）、五条通讯电缆，标高+68--+78m。井下位于晓南井田西二采区的南部；该工作面西、北部以F23-4断层为界；南至7-2#煤层可采边界；东部与W-720工作面采空区相邻。上部4不可采，由北向南逐渐尖灭；与上部4煤层间距14～21m，平均17m；下部为8煤，厚度0.65m，与8煤层间距11m～13m，平均12m。

（二）煤层及煤质

煤层情况：W2-721工作面所开采的煤层为上含煤段的7-2煤,煤层厚度1.54m～4.60m,平均厚度2.84m，煤层南部薄,向北逐渐增厚。煤层结构复杂，夹矸2～10层，岩性为泥岩、炭质泥岩，厚度0.11～0.80m。煤层呈条带状结构,贝壳断口,沥青光泽，节理发育。

煤质情况：本工作面开采煤层为长焰煤,煤质较好。工作面的煤质化验成果采用掘进时的净煤工业指标为：水份(Mt):8.60%%%,灰份(Ag):22.54%,发热量(Qnet,ar):22.19MJ/kg。已相邻W2-720工作面挥发分指标作为本工作面的挥发分指标：挥发分(Vr)39.21%;

二、顶板复合煤层顶板布置下行通风存在的问题

（一）下行通风前隅角的瓦斯治理问题。

（二）易自燃煤层的采空区自然发火防治问题。

（三）为治理下行通风前隅角瓦斯问题增加工作面风量容易引起采空区浮煤自燃。

（四）前隅角埋管改变采空区场流方向，增大采空区漏风，易引起采煤区浮煤自燃。

由以上问题可以看出在顶板复合层厚且为下行通风时，为防治瓦斯而采取的措施对采空区自然发火有一定的影响，造成下行通风工作面防治瓦斯与防止自然发火相互制约的问题，在如何解决此问题应制定相应的措施。

三、问题的分析与解决方案

为解决该工作面回采期间下行通风带来的瓦斯防治难点及顶板复合煤层易自燃所带来的自然发火隐患，我矿经研究决定，针对上述存在的问题进行分步骤、分层次、分主次的方案进行实施。

（一）立体式布孔有效解决前隅角及工作面瓦斯问题

1.瓦斯抽采系统布置情况。晓南矿地面泵站安装6台水环式真空泵,型号分别是2BEC-42、2BEC52、CBF-730，额定抽采量分别是120、250、550m3/min。工作面回顺接设一趟∮273mm瓦斯管路、一趟∮400mm瓦斯管路，同时在运顺接设一趟∮273mm瓦斯管路抽采前隅角瓦斯。

2.立体式布孔方案。瓦斯抽采钻孔布置参数一般包括孔径、方位角、倾角、孔长等，钻孔参数选择主要依据工作面瓦斯来源、采空区瓦斯分布、采空区顶板裂隙带位置、采场矿压及顶板赋存条件等因素。由于该工作面为下行通风，瓦斯比空气密度小，采空区内的瓦斯向前隅角运移，容易造成前隅角瓦斯超限，我矿采用立体式布孔，有效解决了前隅角瓦斯问题。

（二）立体式布孔在下行通风工作面瓦斯防治效果评价

工作面配风量1100m3/min，回风流瓦斯浓度0.6%，风排瓦斯量为6.6m3/min，抽采瓦斯量为10.01m3/min，工作面绝对瓦斯涌出量16.61m3/min，抽采率为60.3%，其中运顺埋管抽采量为7.24m3/min，占绝对瓦斯涌出量的43.59%，证明运顺埋管对于瓦斯治理起到关键作用；回顺钻孔及高位钻场抽采量为2.77m3/min，占总抽采量的16.67%。

四、分层次布置注水孔、搭接式注水防止采空区浮煤自燃

（一）回采前开切折叠式注泥孔防止开切眼煤柱自燃

在运、回顺隅角喷浆段利用手持式风动钻机每间距3m施工1个注泥孔，钻孔在巷道腰线以上，孔深2m，孔内安设1.5m长1吋管，利用聚氨酯对钻孔进行封孔，利用阻泥泵通过1吋管对煤壁进行注阻化剂（白泥；氯化镁）。

（二）回采期间利用注水孔搭接式注水对采空区全面布控，防止采空区浮煤自燃

该工作面为下行通风，随工作面的回采采空区内的三带发生变化，经埋管测量采空区内的氧气情况，氧化带向采空区内部延深至17~98m，使采空区内的浮煤在氧化带滞留的时间较长，容易发生采空区浮煤自燃的现象，为角决此问题，我矿采取了注水孔搭拉式布置，利用钻机在运顺、回顺钻场内、高位钻场内、旧巷内施工消火孔，实现注水孔搭接式布置，使采空区内使用注水孔全面布控，向采空区大范围注水，使其氧化带内浮煤不能积聚热量，有效控制采空区内的自然发火现象。

五、总结

在顶板复合型煤层中布置下行通风时，需面对着瓦斯治理及采空区自燃发火的危险，为确保安全生产，在下行通风的瓦斯治理中应采取立体式布孔方式对回采工作面采空区进行瓦斯抽采工作；在防止采空区遗煤自然发火的工作中，应采区分层次、搭接式注水的方式进行防火工作。我矿在顶板复合型煤层下行通风中，针对瓦斯、自然发火防治采取了有效的手段，确保了该工作面的安全回采。