深采区大地压回收采区煤柱瓦斯治理技术研究

靳鹏博

（冀中能源股份有限公司 邢东矿，河北 邢台 054000）

0 引言

随着煤炭资源的不断开发，开采条件相对简单的煤炭资源逐渐匮乏，为尽可能的回收煤炭资源，需要对地质条件复杂的煤柱工作面进行回收利用。其中在深采区大地压条件下回收采区煤柱的瓦斯治理问题，已成为我国目前乃至未来相当长时间内困扰煤矿高效安全生产的技术难题。

邢东矿历年瓦斯等级鉴定结果均为低瓦斯矿井，但随着煤层开采深度的增加，瓦斯含量也在逐渐增加，采空区瓦斯涌含量的增大是严重威胁邢东矿煤柱回采的重大自然灾害之一。目前掌握的瓦斯治理手段已不能处理深采区大地压条件下的回收采区煤柱瓦斯问题，因此需采用新的技术手段、新的综合治理措施，对深采区大地压条件下的回收采区煤柱瓦斯含量进行测量和综合分析，需对工作面的供风提出合理的设计和更严格的要求，确保该矿安全有效的回收复杂地质情况下的采区煤柱煤量。

1 工作面概况

邢东矿2129 工作面为2100 采区最后一个工作面，也是二水平最后一个工作面。该工作面为仰采综采工作面，是2100 采区煤柱回收工作面。该工作面位于F22 断层以北，2123、2124、2125 工作面以南，为二水平轨道下山和2123、2124、2125工作面停采线之间的留设煤柱。该工作面运输巷为沿空掘巷长416 m，运料巷为二水平轨道下山大巷长367 m，倾斜长度92.8 m，煤层标高为-975—-1070 m，属于深部采区大地压工作面。

2 回收采区煤柱存在的问题

随着大地压、巷道变形严重等各类地质因素，邢东矿回采深度在-980 ～-1060 m，是千米深采区大地压条件下的回采工作面。回采过程中要经过多个采空区密闭，且2129 工作面采空区积水使得瓦斯治理更加艰难。2129 综采工作面相邻的2126、2125、2124 及2123 工作面均在回采期间出现瓦斯涌出量增加，巷道变形严重，通风困难，瓦斯治理困难的情况，给回采回收煤柱煤量工作带了重大的瓦斯安全隐患。

3 回收采区煤柱的瓦斯治理技术

为顺利回采2129 工作面并防治瓦斯超限重大事故的发生，采取了以下瓦斯治理技术。

3.1 工作面瓦斯涌出来源期瓦斯变化规律

分析2129 工作面隅角瓦斯涌出来源，找到工作面隅角瓦斯涌出规律。通过探查相邻工作面及本工作面构造异常区情况，预测回采期间会出现瓦斯涌出异常增大情况，尤其是工作面回采到2124 工作面和2125 工作面密闭墙附近时，瓦斯涌出变化规律会存在异常变化。2129 工作面掘进期间揭露断层4 条，均在回采区域涉及，因此在回采时对瓦斯浓度变化有一定影响（表1）。

表1 2129 工作面所涉及断层参数Table 1 Fault parameters involved in No.2129 Face

3.2 相邻采空区对工作面瓦斯的影响

2129 工作面回采期间相邻众多采空区对2129工作面瓦斯影响很大，相邻采空区溢出的瓦斯进入2129 工作面，工作面回风隅角及机头架间是瓦斯积聚的主要地点，容易造成瓦斯积聚、超限。

通过试验确定当风障与工作面溜子保持30°～40°夹角，长度为从工作面溜子外侧人行道至工作面隅角内，水炮弹位置为紧贴工作面端头支架外侧，距顶板300 mm，仰角15°，定为处理2129工作面隅角瓦斯的最优方案。通过改变风障位置及水炮弹位置处理瓦斯局部积聚，杜绝了2129 工作面回采期间瓦斯局部超限。

3.3 通风方式影响瓦斯涌出量变化

工作面风量变化与瓦斯涌出量变化关联很大，需要加大对深部采区通风设施的维护，调整二水平通风系统增加工作面风量，改变2129 工作面通风系统，改变传统的“U”型通风方式，精确通风设施位置后利用“W”型通风方式的灵活性，回采前改工作面通风系统为“两进一回”，降低通风阻力，保证工作面风量。通过调整通风系统方式解决了瓦斯超限问题，保证了工作面的安全回采，并在回采时实时观测通风系统调整后对瓦斯涌出量的变化，及时调整2129 工作面通风系统（图1）。

图1 2129 工作面通风系统调整Fig.1 Adjustment of ventilation system in No.2129 Face

3.4 通风设施影响瓦斯涌出量变化

二水平通风设施稳定性与瓦斯涌出量及通风系统变化关联很大。通过加大对深部采区通风设施的维护，定期派人维护2129 正前风门、2129 联巷风门等5 处通风设施，并指定专人每天巡视二水平采区内的通风设施，加强通风设施的可靠度和安全度，杜绝一切破坏通风设施行为的发生。调整二水平通风系统，确保二水平采区内所有采空区密闭墙实现均压系统，减小向采空区漏风，减小采空区瓦斯向外释放。

3.5 针对采区煤柱回采提出专项措施

为确保2129 工作面在回采中、工作面停采、撤架和密闭采空区期间，无瓦斯积聚，无瓦斯事故，实现在深采区大地压的条件下有效治理瓦斯，采取创新性措施。

（1） 历史记录分析瓦斯涌出规律。查阅2100采区内所有工作面瓦斯历史记录，分析瓦斯出现的规律，研究2129 工作面煤层瓦斯图表，分析2129工作面瓦斯变化是否会存在异常区域变化。

（2） 提前制定配风方案。提前在2129 工作面内试验不同配风量对瓦斯涌出量的影响，做好数据记录和选配最优配风方案。

（3） 提前制定停采末期瓦斯治理方案。临近停采阶段的瓦斯治理形势尤其突出，工作面推进至停采线附近是巷道变形严重、工作面和隅角发生瓦斯积聚的高发阶段。提前分析出此类现象工作面瓦斯变化规律以及可能带来的后果，提前制定专项措施，准备好应对性的物资材料备放在2129 工作面车场内，防治瓦斯积聚和防止瓦斯超限。

（4） 利用瓦斯抽采泵进行瓦斯治理。对于低瓦斯矿井也可以合理利用瓦斯抽放泵对回风隅角瓦斯进行抽放，做好瓦斯抽放工作，做好瓦斯排放工作，杜绝瓦斯局部超限事故发生。

4 应用效果

通过采取一系列有针对性的措施后，2129 工作面隅角甲烷传感器由原来的最大值0.72% （图2、表2），变为现在最大值不超过0.2% （图3、表3），效果显著。图中所显示的瓦斯浓度达到1%和2%数值，为该甲烷传感器做断电试验和标校试验时数值，不是2129 工作面回采期间隅角瓦斯真实变化数据。表中数据取自邢东矿安全监控系统数据库中当月甲烷传感器数据5 次最高值。

图2 2129 工作面隅角甲烷传感器浓度变化情况（采取措施前）Fig.2 Change of methane sensor concentration in corner of No.2129 Face(before taking measures)

图3 2129 工作面隅角甲烷传感器浓度变化情况（采取措施后）Fig.3 Change of methane sensor concentration in corner of No.2129 Face(after taking measures)

表2 2129 工作面隅角瓦斯数值（采取措施前）Table 2 Gas value in corner of No.2129 Face(before taking measures)

表3 2129 工作面隅角瓦斯数值（采取措施后）Table 3 Gas value in corner of 2129 working face(after taking measures)

5 结语

深采区大地压条件下回收采区煤柱瓦斯综合治理技术在2129 工作面应用后，回风流瓦斯浓度降低了0.5%，瓦斯浓度稳定在0.2%以下，治理效果明显，能够有效的降低工作面瓦斯涌出量，同时能够减小采空区漏风，对工作面采空区自然发火起到有效的防治工作。

该套瓦斯综合治理技术研究目前已在邢东矿回采工作面全面应用，快速有效的解决了该矿深部采区瓦斯安全问题，使深部采区工作面均能正常回采，为安全生产提供有力保证，并为该矿一通三防安全工作奠定了基础。