特厚煤层综放工作面瓦斯治理技术

许 鲁

（大同煤矿集团有限责任公司安全监管五人小组管理部，山西 大同 037001）

根据矿井2018 年瓦斯等级鉴定结果及8113 综放工作面实际开采情况，发现采面瓦斯涌出量较大。由于采面开采强度大，在采面放煤期间特别是周期来压时，采面瓦斯涌出量较大，其中实测的回风巷及回风上隅角位置瓦斯浓度最大可达0.62%、0.93%。虽然瓦斯浓度仍未达到报警浓度，在允许范围内，但是接近临界值，采面推进时瓦斯涌出量增加，存在一定的超限风险[1-2]。因此，需要针对8113 综放工作面实际开采情况，采取有效的瓦斯治理措施。

1 工程概况

8113 综放工作面位于同忻矿北一盘区，北一盘区风量由北一风井主扇负担，主扇型号为ANN2650/1250B，运行角度为63.8°，负压为2909 Pa。盘区总进风量12 056 m3/min，盘区总回风量13 019 m3/min。

工作面走向、倾向长分别为1 845.5 m、243 m，开采的3-5#层煤厚2.31～30.22 m，平均14.18 m，回采3.9 m，放煤高度10.28 m，倾角为-6°左右，瓦斯原始赋存量5.2 m3/t，采面绝对瓦斯涌出量介于40.8～52.7 m3/min。工作面巷道采用三巷布置，即2113巷进风，5113巷回风，8113巷为顶抽放。2113巷、5113 巷两顺槽沿3-5#煤层底板布置，8113 顶板抽放巷沿3-5#煤层顶板布置，其迎头距8113 切眼5 m，与5113 巷内错15 m，具体巷道位置关系如图1。在8113 顶抽巷与采空区贯通后，在顶抽巷正巷口构筑一道密闭并嵌入四趟Φ530 mm 的PE 管，利用抽放硐室安设的型号为2BEC-72 型瓦斯抽放泵通过四趟瓦斯抽放管路将工作面上隅角、采空区及放煤后顶部有害气体经顶抽巷抽出。

现2113 巷进风为2496 m³/min，5113 巷回风为1855 m³/min，8113 顶回用一、二瓦斯抽放硐室共计4 台抽放泵进行瓦斯抽放，抽放量721 m3/min。

图1 8113 工作面巷道位置关系

2 瓦斯治理技术措施

3-5#层由于煤层厚度大，采面开采时瓦斯涌出集中在放煤期间，需要针对性地采取瓦斯治理措施。

2.1 增加8113 顶抽巷瓦斯抽采量（Q抽）

依据8113 工作面通风以及煤炭开采情况，可以通过公式（1）计算得到高抽巷瓦斯抽放量q抽：

在保持8113 工作面2496 m³/min 进风量情况下，要确保5113 回风巷中瓦斯浓度在0.5%以内，高抽巷瓦斯抽放浓度按照4.5%计算，其中，q总=52.7 m3/min，q风排=0.5%×1855 =9.28 m3，则依据公式（1）可得q抽为43.42 m3/min。

按照q抽=4.5%Q抽，计算得Q抽=964.9 m3/min，则顶抽巷需要的瓦斯抽放量为964.9 m3/min，最终矿井将高抽巷瓦斯抽采量提升至1000 m3/min。原顶抽巷抽放量为721 m3/min，因此，需增加279 m3/min方可将采面回风巷内瓦斯浓度降低至0.5%以内。

同忻矿通过在北一盘区增加布置一趟DN500瓦斯抽放管路，并在盘区瓦斯抽放硐室内增开2 台瓦斯抽放泵，从而确保高抽巷瓦斯抽采量稳定到1000 m³/min 以上，确保采面回风巷内瓦斯浓度在0.4%～0.5%。

2.2 工作面漏风、风帐的管理与措施

（1）综采队要按规定及时断网退锚，保证隅角及时塌落。

（2）减少采空区漏风，根据进、回风隅角塌落情况，在头尾巷做粉煤灰墙进行封堵，必要时配合喷洒MEA[3]。

（3）工作面回风口处吊挂接顶接底导向风帐，将工作面风流引向上隅角后进入回风巷。风帐由通风部专职瓦斯员负责管理监督，未经允许，综采队人员不得随意改动、破坏风帐。需调动风帐时，必须在瓦检员监管下进行。遇到风障损坏要立即停止作业，及时配合瓦检员进行吊挂[4]。

2.3 瓦斯检查、检测管理

（1）通风部监测监控队负责对井下瓦斯检查、监测仪器的校对与管理[5]。

（2）通风部安排业务能力过硬的专职瓦检员，严格按照规定对8113 工作面、上隅角、煤壁及老空侧、机尾、回风巷等位置进行巡检[6-7]。

（3）通风部监测队每7 d 必须对工作面、上隅角、回风流的甲烷传感器以及采煤机机载断电仪进行一次“瓦电闭锁”实验，工作面、上隅角的甲烷传感器随回采工作面推进而后移，由每班专职瓦检员负责。

（4）为防止瓦斯超限，瓦检员有权停止现场所有人员作业，综采队人员必须听从现场瓦检员指挥共同管控工作面回风作业点及上隅角瓦斯。

（5）出现瓦斯超限、断电等情况，综采队人员必须立即停止作业，听从工作面瓦检员、安监员指挥进行撤人。

（6）通风部加强顶抽巷瓦斯管理，每日观测、记录顶抽巷瓦斯浓度，发现有气体浓度异常，及时分析处理。

2.4 改进采煤工艺

（1）综采一队要严格执行作业规程，杜绝多工序同时作业，特别是在工作面尾部作业时，随时观测上隅角及后溜尾气体情况，发现有瓦斯超限迹象时要主动停工，联系当班瓦检员进行处理。

（2）工作面放煤由机头单向、顺序放煤。工作面放顶煤与割煤分开进行，做到割煤时不放煤，尽量放干净顶煤，并清除浮煤，减少采空区遗煤的瓦斯释放与防止自燃。

（3）综采队在机组行进至尾部时，严格控制割煤机割煤速度（0.3～0.5 m/min）。考虑到工作面瓦斯分布分段，对机组也实现分段限速：1～46 架≤2.0 m/min；47～93 架 ≤1.0 m/min；93～140 架≤0.5 m/min。

（4）工作面放煤要严格一架一放，放煤时要做到均匀、平缓，杜绝因违规放顶煤而造成瞬间瓦斯过大而超限的事故发生。

2.5 煤层注水

煤层注水可在钻孔施工时起到一定的释放瓦斯的作用，同时可有效降低落煤时瓦斯的解吸速度。针对8113 工作面煤层厚度大、煤质疏松易破碎冒落、瓦斯解吸速度快，受采动压力影响煤体极易片帮垮落，从而造成瓦斯超限的特点，在8113 工作面头尾两巷进行煤层注水。注水钻孔间距为10.0 m，注水泵型号为BZW400/16，注水压力为3.0 MPa。为了确保注水效果，采用图2 所示封孔工艺。

2.6 后溜尾瓦斯问题处理

（1）工作面尾部作业时，必须确保工作面风帐吊挂到位，风流引导到位。

（2）加强后溜尾瓦斯浓度观测，机组割到工作面尾部时要随时注意瓦斯浓度，放慢割煤速度，尽量减少工作面大块煤体一次性垮落的现象。

（3）工作面尾部放煤时必须确保机尾端头支架后喷雾处于常开状态。

2.7 高冒处瓦斯治理

（1）8113 工作面专职瓦检员在巡回检查过程中要特别注意8113 工作面的高冒情况，发现高冒要第一时间测量其气体浓度情况，并立即向通风调度汇报。

（2）通风部根据高冒情况及时对高冒进行重点监测，并立即采取措施进行充填。

3 瓦斯治理效果

在8113 工作面采取加强通风、改进采煤工艺、高抽巷瓦斯抽放、煤层注水、后溜瓦斯管理、高冒处瓦斯治理等综合措施后，采面生产放煤过程中回风巷、回风上隅角位置瓦斯浓度分别降低至0.48%、0.71%，较采取瓦斯治理措施前瓦斯浓度分别降低22.5%、23.7%，确保了回风巷和回风隅角瓦斯浓度不超限。

4 结 语

8113 综放工作面开采的3-5#煤层厚度大（平均14.18 m），瓦斯含量高（5.2 m3/t），采放比为1:2.64，一次放煤高度为10.28 m，开采前虽然进行本煤层瓦斯预抽，但由于煤层厚度大、一次放煤高度高，造成采面在放煤期间煤层内瓦斯大量涌出，回风巷以及上隅角位置瓦斯浓度高，给采面生产安全带来不利影响。根据矿井和工作面生产情况，采取加强通风、改进采煤工艺、高抽巷瓦斯抽放、煤层注水、后溜瓦斯管理、高冒处瓦斯治理等综合措施进行治理，现场应用后采面回风巷、上隅角瓦斯浓度分别由0.62%、0.93%降低至0.48%、0.71%，实现了回风巷和回风隅角瓦斯浓度不超限，保证了工作面安全生产。