复杂地质条件工作面上隅角瓦斯综合防治技术研究

马军红

摘 要： 煤炭作为我国基础能源及主要工业原材料供应着人民生活生产。随着我国煤炭资源的开采年限日益增加，煤炭资源赋存条件简单的煤层已经逐步得到开采。现阶段我国开采的主要对象转移到赋存较为复杂的煤层。赋存条件较为复杂的煤层在开采时大量的瓦斯聚集引發爆炸等事故成为了困扰矿山开采的重要难题。本文对复杂地质条件工作面上隅角瓦斯综合防治技术进行分析，以供参考。

关键词： 复杂地质;隅角瓦斯;综合防治

【中图分类号】TU755.6     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.012

引言：随着煤矿采深的日益增加，采煤工作面上隅角瓦斯异常积聚严重威胁工作面的安全生产，造成很大的安全隐患，成为瓦斯治理的难点。以主焦煤2308工作面上隅角为对象，通过研究采煤工作面上隅角瓦斯积聚的影响因素，应用灰色关联理论，发现其各关联变量之间的关系，并进行辩证分析及论证，找出治理上隅角瓦斯积聚问题的主要影响因素，并作为治理上隅角瓦斯积聚问题的有效途径。

1 某煤矿采煤工作面情况介绍

某煤矿2308工作面是矿区的主采煤工作面，位于矿区西翼上部。整个工作面走向长约706米，斜面长约101米，标高为-252～-306米，煤层厚度变化很大，在4.2米至10.4米之间，工作面开采的煤层平均倾角为12°， 对该矿2308工作面煤巷掘进过程中的瓦斯涌出量监测表明，工作面原始瓦斯含量为15.4～19.6m3/t。在采煤生产过程中，工作面瓦斯涌出量采用底抽巷和顺层钻区技术进行预抽。 结果表明，采煤工作面残余瓦斯为2.93～5.97m3/t，残余瓦斯压力为0.12～0.16Mpa

2 瓦斯积聚影响因素主次性分析

上隅角瓦斯积聚影响因素，瓦斯抽采措施对上隅角瓦斯积聚影响因素的关联度最高，这充分说明了采用瓦斯抽采措施对治理上隅角瓦斯积聚现象的有效性以及重要性。实践及相关资料表明，增大工作面供风量，会一定程度地稀释风流中的瓦斯，从而达到降低上隅角瓦斯浓度的效果。但两者之间并没有明显的数学逻辑关系，增大工作面供风量，又会对整个矿井的通风系统产生干扰，并增大了采空区遗煤自燃的可能性。由于通过提高抽采混量的方式治理上隅角瓦斯积聚问题，又会对采空区漏风量产生负相关性的干扰，在整个灰色模糊的系统中，又要进行重新分析和论证，其结果相对具有不可预测性。因此，在以实际2308工作面数据为基础的灰色关联度分析结果中，瓦斯抽采措施以提高瓦斯抽采纯量的方式，会对实际上隅角瓦斯浓度的控制起到较好的效果，且不会对整个系统造成较大的扰动。

3 埋管深度对瓦斯治理研究

为了对瓦斯的浓度分布规律进行进一步研究，本文采用U型通风对采煤工作面的瓦斯流动情况进行分析，给出设定瓦斯涌出量为10～12m3/min，风量设定为1500m3/min，并对采空区进行简化处理，进风回风巷断面尺寸均设置为6m×4m，工作面设定为290m×5m×4m，对模型进行建立及网格划分，根据矿山的实际地质资料对模型的参数进行设定，划分完成后对模型进行计算。上隅角进行埋管对瓦斯的治理效果较为明显，可以有效的降低工作面上隅角瓦斯超限的问题。而当埋管深度为5m时上隅角的瓦斯体积分数为0.6%～0.9%，回风巷的瓦斯体积分数为0.5%～0.75%。当埋管深度为25m时上隅角的瓦斯体积分数为0.7%～0.95%，回风巷的瓦斯体积分数为0.5%～0.70%。当埋管的深度为15m时，此时对工作面的瓦斯抽采效果最为理想，上隅角的瓦斯体积分数最低为0.5%～0.8%，回风巷的体积分数为0.4%～0.60%有效的降低了工作面上隅角的瓦斯浓度超限问题，所以埋管深度为15m时的抽采效果最佳。

4 复杂地质条件的工作面上隅角瓦斯综合防治技术

4.1 底抽巷抽采技术

地泵提取技术的应用主要针对采矿层的底气田。由于上述碳纤维表面厚度较大，在开采过程中依赖分层利用率，进入挖空区域后，必须有大量气体从下面的残馀物中分离出来。这会影响工作面角的开采，从而超过施工过程中的瓦斯量，导致上述煤层开采过程中瓦斯量增加。在这种情况下，为了避免地下煤层气废物的建设对煤层开采活动的影响，采用回气输送系统，在工作面底部的街道开通拆除后，在天然气层下方、上方区域以及工作面上的角度向下钻取天然气。应注意的是，在为上述煤和天然气管道设置拐角天然气管道时，在完成工作面孔的设置后，使用脚径提取技术127mm直径、10m长度、108mm长度和27m直径，并使用94mm钻杆将该工作平面的背面排出，并使用4英寸软管。

4.2 高位钻孔抽采技术

工作面退采时，切眼空间上方的顶板板与周边稳定围岩产生相对运动，影响水平方向和垂直方向矿压力产生的“o”环重合。工作面上的角度很容易失稳，因为顶面的消隐不足，导致瓦斯溢出和气体膨胀引起大量气体上移。使用空心钻孔和合理倾角角度。将空心钻孔定位在工作面上“三带”中，孔终位置距煤顶面18米至24米，水平投影距离工作面0-28米。从切眼以外50米处开始布置，每40米布置一个钻井场、设计5-9孔、94mm孔直径、扇形布置。每组高位钻孔管路均连接到回风巷道的主抽放管路上。

结束语：在煤矿开采的过程中，如果煤矿所处区域地质条件比较复杂，工作面上隅角煤层比较厚，采用单一的瓦斯抽采形式进行抽采时，由于抽采能力比较弱，并不能对工作面上隅角及采空区的瓦斯含量进行有效的抽采。因此，在实际工作中，应结合矿区的实际情况以及现场条件，将多种技术结合起来运用，抽采效果比较显著。

参考文献

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