综采工作面初采期间瓦斯分析研究

马龙飞

(潞安化工集团 王庄煤矿，山西 长治 046000)

王庄煤矿9105工作面于2021年12月21日至12月23日进行试采，2021年12月24日至2022年1月18日初采结束。为了对以后采煤工作面初采期间瓦斯治理提供借鉴，现对该工作面初采期间及高抽巷使用后的瓦斯变化规律进行分析。

1 工作面基本情况

1.1 工作面位置及标高

地面位置：位于西酪峪东北，长治昌达公司以北，长治服务区西南，王公庄以南，太长高速以西。

井下位置：东接540胶带巷，南、西和北三侧均为未采区域。

地面标高：905～932 m，工作面标高：397～463 m。

1.2 工作面参数及储量

9105工作面沿煤层走向布置，采用两进一回的“Y+高抽巷”的布置方式，煤层平均厚度6.15 m，工作面运输巷全长3 192 m；回风巷全长3 000 m，均沿3号煤层底板掘进；专用回风巷全长2 882 m，高抽巷全长2 870 m，布置在距3号煤层顶板0～35 m的岩层中，与工作面回风巷水平投影距离为30 m，开切眼长度283 m，工作面可采长度2 508 m，可采储量700万t。

2 工作面“一通三防”概况

2.1 通风概况

工作面采取“Y+高抽”布置，通风方式为“Y”型通风，风巷、运巷进风，尾巷回风。

工作面试采期间，风巷进风890 m3/min，运巷进风1 900 m3/min，尾巷回风2 890 m3/min。

工作面初采期间，风巷进风870 m3/min，运巷进风2 780 m3/min，尾巷回风3 750 m3/min。

工作面初采期间高抽巷运行后进行风量调整，风巷进风790 m3/min，运巷进风2 750 m3/min，尾巷回风3 660 m3/min，高抽巷混量312 m3/min。

9105工作面尾巷采用墩柱柔模的沿空留巷技术，直径1 220 mm的钢管墩柱内部充填C40混凝土，同时，采用柔模混凝土充填辅助支撑柱间顶板。

2.2 瓦斯情况

9105工作面原始瓦斯含量为7～8 m3/t，根据近期的瓦斯参数测定结果，残余瓦斯含量为5.5 m3/t，残存瓦斯含量为1.36 m3/t，回风流瓦斯浓度最高0.76%，高抽巷和裂隙带抽采开始起作用后基本稳定在0.4%左右。

2.3 抽采情况

抽采方式：9105工作面采用“采前预抽+裂隙孔抽采+高抽巷抽采”，并根据采空区瓦斯涌出情况，辅以“柔模插管抽采”的瓦斯抽采模式。

采前预抽：在风运两巷采用两排三花眼布置，孔间距2.5 m，另外在靠近切眼1 700 m范围高瓦斯区域补打第3排钻孔，孔间距2.5 m。采前预抽孔由540泵站高负压系统带抽，截止工作面试产前已预抽4 a，目前抽采纯量为4 m3/min。

裂隙孔：风巷施工单排裂隙孔，分两段施工，切眼至2号贯里程范围内终孔层位为30 m，2号贯至停采线外终孔层位为40 m，裂隙孔由北栗泵站低负压系统带抽。

高抽巷：9105工作面高抽巷大致分为两段掘进，0～1 430 m里程范围为半煤岩掘进，1 430 m至切眼范围内高抽巷呈先上山至35 m层位，之后沿软岩掘进，直至距切眼300 m时下山，距切眼80 m见煤，最后与切眼贯通。高抽巷巷口密闭内预埋两趟瓦斯抽采管路，一趟抽采，一趟备用，由北栗泵站带抽，抽采混量382 m3/min，瓦斯浓度2.5%，纯瓦斯量9.55 m3/min。

3 工作面瓦斯数据统计分析

截至2022年1月18日，9105工作面共生产29 d，现将工作面的风量、每天最高瓦斯浓度、高抽巷瓦斯抽采量、裂隙带瓦斯抽采量、运巷瓦斯抽采量、风巷瓦斯抽采量、日推进距离等数据进行统计(见表1)。

表1 9105工作面瓦斯涌出量数据

3.1 工作面日推进距离分析

为了解初采期间推进速度对瓦斯的影响程度，现将日推进距离与瓦斯涌出量关系分析如下：

2021年12月21日至12月25日试采期间，由于工作面采煤设备等因素的影响，日推进缓慢，工作面瓦斯涌出量不大，回风流瓦斯浓度基本稳定在0.3%.随着工作面采煤等设备的正常运转，采煤推进速度也趋于正常，日推进速度基本稳定在4刀煤左右，在日推进速度大致不变的情况下，可视为日产量对于工作面瓦斯涌出量不构成决定性影响。

3.2 工作面瓦斯涌出量分析

综采工作面自2021年12月21日开始试采以来，高抽巷和裂隙带未充分起作用，初采期间老顶尚未垮落，通风作为瓦斯治理的重要手段，工作面按核定风量上限进行配风，达3 750 m3/min。

2021年12月28日开始至2022年1月2日，受顶板初次来压、采空区面积等因素影响，工作面瓦斯涌岀量随着回采距离的增加呈明显上升趋势。随着采煤工作面推进至13～22 m范围，瓦斯涌岀量急剧增大，风排瓦斯量由 13.88 m3/min上升至27.82 m3/min。

2022年1月3日，随着工作面的推进、采空区面积的扩大，伴随老顶初次来压，顶煤大量瓦斯得到释放，涌入采煤工作面，这时高抽巷与裂隙带抽采充分起到作用，工作面瓦斯涌出量逐步缓和，回风流瓦斯浓度基本稳定在0.4%左右。

4 工作面瓦斯抽采数据分析

根据工作面瓦斯数据的统计，对工作面抽采数据进行分析。

4.1 采前孔

工作面采前孔抽采量伴随着预抽时间的增加以及工作面推进，抽采量正常衰减，对工作面正常生产无影响。

4.2 高抽巷

根据图1的统计曲线以及现场情况可知，高抽巷从1月1日起抽(高抽巷口观测到风向外)，从1月4日直至1月18日初采结束，各项抽采参数基本趋于稳定，抽采混量482 m3/min，浓度2.5%，纯瓦斯量9.55 m3/min。从数据上来判断，1月3日工作面初次来压以后，高抽巷抽采系统运行稳定。

图1 高抽巷抽采瓦斯曲线图

根据图2高抽巷层位情况进行分析，工作面从开始回采直至1月18日，共计回采约80 m。从高抽巷高程点来看，已经回采的80 m范围高抽巷层位为半煤岩，结合图1抽采浓度曲线分析，抽采浓度不高，稳定在2.5%左右，初步判断切眼与高抽巷存在漏风现象。

图2 工作面高抽巷剖面图

根据图2进一步分析，工作面未来234 m里程范围，高抽巷层位呈逐步攀升至顶板上35 m垂距。从以往高抽巷使用经验来看，未来高抽巷进入岩巷段后，抽采浓度会有较大的提升，抽采负压也会有所提高，抽采混量可能出现略微下降的情况。

初采期间瓦斯浓度比较高，高抽巷抽采可以起到一定作用，但高抽巷末端80 m范围内因距工作面的垂高即高抽巷合理层位的不合理，影响了高抽巷的抽采效果，这也说明高抽巷的合理层位选择至关重要。

4.3 裂隙孔

根据图3的统计曲线，裂隙孔从1月1日起抽，从1月4日起有瓦斯数据，和高抽巷起作用的时间基本一致，可以判定工作面初次来压日期为1月3日。裂隙孔从1月4日至1月18日抽采数据基本稳定，混合流量为5～9 m3/min，瓦斯浓度40%～60%，纯量2.5～3.0 m3/min。

图3 裂隙孔瓦斯抽采曲线图

从数据上分析，抽采混量较小，浓度较高，判定裂隙孔封孔并网的气密性较好，但应进一步提高抽采能力，提升裂隙孔的抽采混量，从而提升裂隙孔的抽采效果。

5 结 语

通过分析9105工作面初采期间的瓦斯涌出变化规律，采取合理配风、尽早使顶板垮落、尽快发挥高抽巷和裂隙带抽采的作用等针对性措施，可使工作面的瓦斯治理取得较好效果。