非常规回采工作面瓦斯治理方案优化

2021-04-10王磊

煤 2021年4期

王磊

(山西焦煤集团大平煤业有限公司，山西长治 046200)

瓦斯是煤矿安全生产面临的五大自然灾害之一，“瓦斯不治，矿无宁日”，更是充分说明了瓦斯灾害对于一座矿井的危害之大。随着矿井采掘深度的不断延伸，煤层瓦斯含量、瓦斯压力不断增大，治理瓦斯的难度也逐渐增加，而合理的通风系统、有效的瓦斯抽采方法是防治矿井瓦斯灾害的最主要手段[1]。鉴于此，为了有效防治大平煤业北部一个非常规回采工作面的瓦斯灾害，提出对该工作面进行通风系统的调整和瓦斯抽采设计，实际应用效果较好。

1 工作面基本概况

山西大平煤业有限公司2012年被鉴定为高瓦斯矿井，2020年瓦斯涌出量测定报告显示，矿井绝对瓦斯涌出量为33.09 m3/min。井下布置有1个非常规3112回采工作面，巷道最低底板标高为+390 m(原探巷三开口处)，切眼附近底板标高为+690 m，标高差距达到300 m。原探巷三巷道煤层瓦斯含量为13.5 m3/t，切眼附近煤层瓦斯含量为3.4 m3/t。工作面采用综采放顶煤采煤工艺，单“U”型通风。以上种种因素叠加到一起，给工作面上隅角瓦斯治理工作带来了极大的困难。

3112工作面原通风系统设计见图1，风流经原探巷三进入工作面，经原探巷二回到采区回风大巷。

图1 3112工作面原设计通风系统

正常情况下，此种通风方式属于上向通风，有利于风流吹散巷道中的瓦斯，是可行的通风方式，但是该工作面属于非常规工作面，高差300 m，原探巷三巷道瓦斯含量达到13.5 m3/t，而工作面切眼及原探巷二巷道的瓦斯含量仅为3.4 m3/t。原探巷三巷道掘进期间风排瓦斯涌出量最高达到8 m3/min，为了治理掘进期间工作面瓦斯，安设两趟D1 m的风筒，两台功率55 kW风机同时供风，工作面配风量达到1 600 m3/min，另外还敷设1趟D325 mm的瓦斯抽采管路，在巷道迎头及两侧煤壁施工瓦斯抽采钻孔抽采瓦斯，但是原探巷二巷道掘进期间风排瓦斯涌出量在1～2 m3/min之间，只敷设1趟直径0.6 m风筒，1台功率30 kW风机供风，工作面配风量为520 m3/min。

工作面贯通形成后，配风量1 700 m3/min，风流经过原探巷三到达工作面时瓦斯浓度已经达到0.4%，风流到达回风侧测风站时瓦斯浓度已经达到0.5%，此时工作面还没有进行回采作业。工作面一旦开始回采，破碎的煤体以及采空区少量遗煤涌出的瓦斯必将导致风流中的瓦斯浓度进一步升高，工作面上隅角、回风巷发生瓦斯积聚的风险很大，这给工作面正常回采埋下了重大安全隐患[2]。

2 通风系统调整方案

根据中煤科工集团沈阳研究院有限公司编制的《大平煤业3号煤层瓦斯地质图编制说明书》，结合矿井实际瓦斯地质赋存规律，煤层埋深每增大100 m，煤层瓦斯含量增大约3 m3/t。由于该工作面进风巷道埋深大，瓦斯含量较大，导致大量煤壁瓦斯涌出进入风流中，使工作面进风流中的瓦斯浓度快速增加。为了有效解决3112非常规工作面回采期间上隅角瓦斯容易积聚的问题，结合井下现场实际情况，提出对该工作面通风系统进行调整[3]，调整后的通风系统见图2。

图2 3112工作面调整后通风系统

将3112工作面通风系统风流反向，这样新鲜风流首先经过原探巷二巷道进入到工作面切眼。由于原探巷二巷道煤层原始瓦斯含量低，巷道煤壁瓦斯涌出量小，进风风流中瓦斯浓度增加较少，到达工作面切眼风流中的瓦斯浓度较低。这样一来，由于进风风流中瓦斯浓度本身很低，风流经过工作面以及少部分进入采空区从上隅角流出时，瓦斯浓度就相对较低，工作面上隅角瓦斯发生积聚的风险就会小很多。

3 瓦斯抽采方案

为了有效降低工作面回风流瓦斯浓度，防治回风巷瓦斯积聚，确保工作面安全生产，在原探巷三巷道内设计施工瓦斯抽采钻孔抽采煤体瓦斯，降低煤体瓦斯含量，减少煤壁瓦斯向巷道内涌出，进而降低工作面回风流瓦斯浓度，确保工作面回采安全。具体抽采钻孔施工设计为：巷道左侧钻孔深度50 m，孔间距2 m，孔径113 mm；巷道右侧钻孔深度100 m，孔间距2 m，孔径113 mm，见图3。

图3 3112工作面抽采钻孔施工平面

4 实践效果

对3112非常规工作面进行通风系统调整之后，配风量1 700 m3/min不变，风流到达工作面切眼时的瓦斯浓度由原来的0.4%降到0.05%，通过采取抽采瓦斯措施处理后回风流瓦斯浓度由原来的0.5%降到0.2%。目前该工作面已经安全回采200 m，回采期间工作面上隅角瓦斯浓度最高为0.4%，回风瓦斯浓度最高为0.25%，大大降低了工作面上隅角、回风巷道内瓦斯积聚的风险，为工作面安全回采奠定了坚实的基础。