综放工作面瓦斯综合抽采治理技术探究

摘 要：随着煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯的含量也开始增加。为了保证开采工作的顺利进行，企业应针对性采用瓦斯综合抽采技术，有效降低工作面瓦斯的浓度，提升经济与社会效益。本文便在此基础上分析了实际的工程开采情况，针对性提出了瓦斯抽采方法，以期为此后综放工作面瓦斯抽采工作提供更多的借鉴依据。

关键词：综放工作面;瓦斯;综合抽采;治理技术

在煤矿安全生产过程中，瓦斯爆炸属于自然灾害，严重威胁了井下工作人员的人身安全。分析发现，长时间的抽放可以有效降低矿井瓦斯的涌出量，避免出现瓦斯突出与爆炸问题。且抽采的瓦斯还可以作为清洁能源，保证了高效利用。对此，煤矿企业应在两方面做好瓦斯涌出的治理工作，一是明确采矿工作面瓦斯的具体来源，针对性设置合理的治理技术，且还应做好瓦斯灾害的预防工作，实行煤层瓦斯预抽以及邻近层瓦斯抽采等措施，充分保证回采的安全性与稳定性。除此之外，开采深度的增加也会导致瓦斯含量的上升，尤其是采掘工作面的瓦斯问题更为严重，甚至还会导致人员伤亡事故。对此，煤矿企业应综合采用采空区埋管抽采与超前预抽等方法，以获得预期的治理效果。

1 工程概况

某煤矿井田属于南北走向，宽度为14.0km，东西走向宽度为5.7km，煤层倾角为5°，目前煤矿正在开采最上部煤层。矿井煤矿的年产量为500万t，开采煤层大巷向上为瓦斯风化带，瓦斯含量小于2.0m3/t，向下为瓦斯带，煤层较深，瓦斯含量最大值达到7.5m3/t，属于可抽采煤层。根据测定瓦斯涌出量的结果可知，矿井相对瓦斯涌出量为8.2m3/t，为高瓦斯矿井。

2 煤矿瓦斯治理措施

2.1 回采工作面瓦斯抽采

此煤矿开采煤层的平均厚度为6.83m，煤层倾角为5°，地质结构比较简单。工作面走向长度在3000m以上，且工作面斜长度为240m，全部采用垮落法管理顶板，采用综采放顶煤开采方法。为了避免瓦斯涌出，此煤矿综合采用顺层钻孔与千米钻孔等瓦斯抽采方法，在工作面开切眼，并利用千米钻井机在进风巷的千米钻孔进行施工，保证每个钻场存在3-5个千米钻孔，长度保持在800-1000m，孔径为94mm。工作面预抽时采用ZDY-6000L型钻机在上下平巷中，倾向顺层上下进行交叉钻孔，深度為220m，孔径为94mm，保证5m的孔间距离。为了保证长钻孔的抽采效果，施工人员还应在长钻孔底部200m范围内采用顺层交叉钻孔方法，保证不少于3年的预抽时间，并合理布置施工预抽钻孔。

2.2 掘进工作面瓦斯抽采

在煤矿瓦斯综合防治过程中，高瓦斯矿井掘进工作面瓦斯治理工作具备十分重要的作用，当矿井开采深度增加时，工作面瓦斯涌出量会达到13.2m3/min，此时工作面原有的配风量无法充分稀释瓦斯。对此，当开采深度增加时，为了减轻工作面的通丰富负担，应提前采用瓦斯预抽措施。分析当前某煤矿的实际情况，在掘进工作面应采用母巷羽翼超前抽采措施，将上下平巷作为预抽母巷，沿着工作面向下施工，并采用顺层定向钻孔技术，保证覆盖全部掘进工作面，降低瓦斯含量。具体施工步骤如下：施工人员在掘进工作面上方母巷的联络巷合理布置定向钻场，设置主孔7个，保证150-200m的钻场间距。之后在两个水平面上，主孔在分出5个支孔，保持5m的支孔末端平面距离，保证钻孔垂向距离为3m，并在巷道轮廓线内设置预抽钻孔。

2.3 采空区瓦斯抽采

随着工作面的持续开采，采空区遗留瓦斯与邻近层瓦斯会涌入工作面中，当积聚量较大时还应对其进行抽采。回采期间，采空区根据封闭状态可以分为回采过程中采空区瓦斯抽采与采后密闭采空区瓦斯抽采等两中类型。

一是回采过程中的采空区瓦斯抽采，针对正在进行回采的采空区，会随着开采工作的进行逐步推进工作面。此种采空区处于半封闭状态，通风效果较差，积聚的瓦斯会随着回风流进入回采工作面中。当瓦斯浓度较大时，则会导致工作面回风流瓦斯或工作面上隅角瓦斯处于超限状态，严重影响了正常的开采过程。针对此种情况，此煤矿采用联络巷埋管抽采方式，在1号与2号回风巷间设置联络巷，每隔50m设置1条，并预埋抽采管路。且埋设工作应在顶板冒落之前进行，通过联络巷将瓦斯抽采至采空区中。此煤矿处于厚煤层开采，抽采期间应抬起一定高度，以充分抽取瓦斯，并设置合理的防砸与防堵措施。

二是回采结束后采空区的瓦斯抽采，也称为密闭采空区的瓦斯抽采，虽然密闭区域没有连通矿井的通风系统，但封闭区域内的瓦斯依然可以通过巷道或隔离煤柱的裂隙渗出，增大了矿井的通风压力。根据采空区的形成因素，可以被分为报废矿井、开采已久的采空区以及采完不久的采空区，其中采完不久的采空区存在较多瓦斯，会影响后续开采工作的顺利进行。在此煤矿工作面开采期间，相邻采空区涌出大量瓦斯，以致工作面回风巷瓦斯出现严重超限问题。为了保证预期的抽采效果，开采人员连接抽采系统与回风巷永久密闭墙上的抽采管，以充分抽采工作面的瓦斯，保证了预期效果。

3 辅助安全措施

首先应做好工作面来压时期的瓦斯预报工作，根据顶板来压周期确定合理的超前预控技术，在进入预测范围时，应在生产变化管理过程中纳入顶板周期来压前瓦斯化管理模式，逐日实行瓦斯治理措施。同时，施工人员还应有效测定直接顶、基本顶以及顶煤垮落时最大瓦斯的涌出量，以此为依据确定回采期间的瓦斯涌出量，设置合理的配风量，且做好回采煤量的控制工作，以实际配风量限定每班的产煤量，保证采用最低的割煤速度。除此之外，不能同时进行放煤与割煤技术，减少丢煤问题，以有效降低上隅角瓦斯的涌出量。

其次在回采工作面前应退锚，初采工作面时应预裂两巷顶板与工作面切眼，保障顶板随采随落。再次应强化回采期间瓦斯的监测工作，分析每天工作面的瓦斯监测曲线，一旦发现异常情况应立即停止生产，并采用合理治理措施，直至瓦斯浓度保持标准范围时才可以恢复生产。除此之外，期间还应做好瓦斯基础参数的确定工作，逐日统计分析瓦斯涌出量，每三天检查一次瓦斯治理措施的实行情况。最后，回采期间应保证支架的支护密度，减小顶板周期来压期间快速下沉量，强化工作面与两巷的支护效果，避免出现漏顶与大面积片帮问题。

4 瓦斯抽采效果分析

首先是回采工作面瓦斯抽采效果，此煤矿在开采期间，对工作面综合采用千米钻孔与顺层钻孔瓦斯抽采方法，检测发现，各工作面瓦斯抽采浓度与预抽率均大于10%，可以有效控制瓦斯含量，满足基本要求。其次是掘进工作面的瓦斯抽采效果，此煤矿在工作面1、2号回风巷掘进前，利用定向钻机采用顺层预抽钻孔方法，每隔150-200m设置1个钻场，进行抽采工作。经过测定，掘进区域残余瓦斯含量降低至4.5m3/t以下，且掘进期间回风流最高瓦斯浓度保持在0.3%以下，在提升掘进速度的基础上，获得了预期的抽采效果。最后是采空区瓦斯抽采效果，在采用联络巷埋管抽采技术后，工作面上隅角瓦斯浓度由之前的0.6%降低至0.3%，杜绝了瓦斯超限现象的发生。同时，通过检测煤矿现场可知，工作面后部第2个联络巷布置埋管抽采口，以抽取高浓度瓦斯，解决上隅角的瓦斯超限问题，保证了高效开采。除此之外，采空区回风巷永久密闭墙利用抽采管抽采瓦斯，有效解决了瓦斯超限问题，保证了安全回采。

5 结束语

某煤矿工作面在治理瓦斯时综合采用了顺层钻孔与千米钻孔相结合的预抽方式，充分降低了瓦斯浓度，提升了抽采率，抽采效果显著。通过抽采不断降低了采掘工作面的瓦斯浓度，也降低了工作面上隅角的瓦斯浓度，保证了工作面的安全回采，提升了煤矿企业的经济与社会效益水平。

参考文献：

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[2]李峰.综放作业面瓦斯综合抽采治理技术[J].能源与节能，2018（07）.

[3]凡永鹏，王钰博.塔山矿特厚煤层综放面采空区瓦斯治理措施研究[J].中国安全科学学报，2016（12）.

作者简介：

李艳丽（1975- ），女，籍贯：河北省武安市，助理工程师，毕业于重庆大学，采矿工程专业。