浅析小屯煤矿16中16工作面瓦斯综合治理方案

付德金 朱本国

（贵州大方煤业有限公司，贵州大方 551600）

煤与瓦斯突出是煤矿最严重灾害之一，矿井突出事故的发生，给矿工生命及财产造成极为严重损失，严重制约着矿山的安全生产。小屯煤矿可采煤层经中国矿业大学突出危险性鉴定均属突出煤层，且属于典型的“三软”地质条件，在掘进期间也出现过瓦斯动力现象，瓦斯治理难度极大，现矿井首采6中煤层，其上部有6上煤层、下部有6下、7煤，属于典型的近距离煤层群开采。如何防止回采过程中上隅角瓦斯超限以及预防煤与瓦斯事故的发生，选择适合的工作面瓦斯综合治理方法对矿井安全有极其重要的意义。

1 采煤面概况

1.1 地质构造情况

16中16 综采工作面位于生纸山背斜的东北翼，总体构造受生纸山背斜的影响，整个工作面呈单斜构造。受生纸山背斜影响，工作面总体上呈北东高，南西低的趋势，最高点在16中16 轨道顺槽与切眼交点位置，最低点在16中16 运顺停采线位置，16中16 综采工作面掘进期间揭露6条断层。

1.2 工作面瓦斯地质资料

根据中国矿业大学2009 年提交的《贵州大方煤业有限公司小屯煤矿一采区6上、6中、6下、7号煤层瓦斯参数测试及分析研究报告》可知：6中煤层瓦斯含量为12.1075 m3/t，6上煤层瓦斯含量为8.4808m3/t，6下煤层瓦斯含量为8.5755m3/t，7 号煤层瓦斯含量为11.4507m3/t，6上、6中、6下、7 号煤层煤层透气性系数分别 为 0.2438m2/（MPa2·d）、0.1464m2/（MPa2·d）、0.1577 m2/（MPa2·d）、0.2531m2/（MPa2·d）。

2 16中16工作面防突措施

2.1 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯

16中16 综采工作面采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施，在16中16 轨运（顺）采帮沿煤层倾向施工抽采钻孔，钻孔倾角与煤层倾角一致，待实际应用时根据考察效果后做进一步的调整。地质构造带及应力集中带等特殊地段应缩小抽采半径。

2.2 穿层钻孔抽采空白带瓦斯

当16中16 工作面地质构造煤层出现起伏，设计的本煤层抽采钻孔达不到设计要求，施工本煤层顺层钻孔控制不到位，出现瓦斯抽采空白带时，在16中16 运顺底抽巷、16中14 运底设计补充穿层钻孔，对工作面的空白带瓦斯进行抽采。根据本煤层顺层钻孔施工情况，确定抽采空白带瓦斯钻孔参数，再施工瓦斯抽采钻孔对空白带瓦斯进行抽采，确保采煤工作面不存在空白带。

2.3 穿层网格钻孔预抽上、下邻近层邻近层卸压瓦斯

小屯煤矿属于近距离煤层开采，开采6中煤时，6上煤、6下煤对回采存在安全风险，因此，回采前矿井选择对临近煤层进行全面消突，穿层钻孔预抽6上、6中、6下煤层瓦斯，利用7 号煤层底板瓦斯抽采巷，对邻近煤层进行预抽消突，控制整个工作面回采区域。

2.4 16中16工作面局部防突措施

当工作面邻近煤层预测有突出危险时，立即在测点两侧格施工3个排放钻孔，钻孔间距3m，钻孔孔深5～8m，钻孔施工完毕自然排放8 小时。当工作面预测K1 值大于0.4 时工作面采取浅孔排放，经排放8小时后实施工作面措施效果检验。K1 值大于0.5 时采取浅孔抽采。同时利用浅孔抽采钻孔探明煤层赋存情况。经抽采8小时后实施工作面措施效果检验。

2.5 回采过程中防治工作面、上隅角瓦斯超限的措施

回采期间采取轨道顺槽施工定向高位钻孔抽采采空区裂隙带瓦斯，采空区埋管抽采，减少工作面瓦斯涌出量；同时增大工作面风量，降低工作面和上隅角瓦斯浓度。

3 瓦斯治理效果及评价

3.1 顺层瓦斯治理效果分析

16中16 采面采取本煤层顺层钻孔抽采瓦斯的区域防突措施，顺层钻孔抽采后，通过检验钻孔的检验情况来看，只要抽采时间达到5个月以上且在钻孔施工过程中无喷孔时，经现场取样化验6中煤层的残余瓦斯含量均能降至5.8m3/t；从钻孔的检验情况看，采面中间部位煤层瓦斯含量普遍偏高，说明该处顺层钻孔抽采效果较差，顺层抽采钻孔不易太长；在有钻孔喷口区域、地质构造带附近，经5 个月抽采后煤层的残余瓦斯含量仍然偏高，都在7m3/t以上，说明在钻孔喷孔区域、地质构造带，瓦斯抽采效果相对较差，需要抽采的时间较长，或者减小抽采半径。

3.2 穿层网格钻孔瓦斯治理效果分析

从单孔钻孔浓度统计看，拦截钻孔的初始浓度均很高，均在30%以上，且抽采浓度随时间的增加基本无衰减，说明采面回采后，受采动影响，邻近煤层瓦斯涌出增加。单孔浓度与采面的回采进度有关系，随着采面的推进，浓度逐渐升高，特别是在靠近在回采工作面30 米时，浓度达到最大值，靠近钻场时，浓度有降低的趋势，最后趋于平稳。拦截钻孔对采面瓦斯涌出量有着明显的影响，拦截钻孔抽采浓度越高，采面回风流的瓦斯涌出量（风排瓦斯量）越小。

3.3 定向高位钻孔瓦斯治理效果分析

从定向高位钻孔浓度情况看，高位钻场抽采的初始浓度不大，均是经过回采一段时间后，浓度开始逐渐上升，达到最佳抽采浓度后，趋于平稳，并逐渐消失，这主要是受采面回采的影响，随着回采钻孔开孔段垮落，导致钻孔抽采效果差，抽采量大幅增高而抽采浓度大幅下降，引起上隅角瓦斯浓度偏高。从钻孔抽采浓度与上隅角瓦斯浓度的变化曲线图可以得出，高位钻孔抽采浓度的大小直接影响上隅角的瓦斯浓度，上隅角的瓦斯浓度随抽采浓度的增加而降低，说明高位钻孔浓度增加后，采空区的瓦斯涌出量增加，高位钻孔的抽采量不足引起上隅角瓦斯量相对增加。

3.4 采空区埋管瓦斯治理效果分析

采取大直径钻孔埋管抽采采空区瓦斯及上隅角瓦斯治理措施后，上隅角瓦斯浓度得到明显改善，瓦斯浓度均在1%以下，说明本措施可靠有效；是将上隅角瓦斯浓度与抽采混合量、抽采浓度进行作图分析，从图中可以看出上隅角瓦斯浓度与总管路的抽采浓度没有必然联系，而是与抽采管路的抽采混合量呈线性关系，抽采混合量越大，上隅角瓦斯浓度越小，反之，抽采混合量越小，上隅角瓦斯浓度越大。

4 结语

通过采取了一系列的措施，使得16中16 工作面上隅角瓦斯浓度始终保持在0.32%，瓦斯治理效果非常明显，使工作面的瓦斯得到了有效预防和治理，不但防止了工作面和上隅角瓦斯超限问题，还能有效的消除工作面煤与瓦斯突出危险，从而保证实现安全生产。同时以为类似工作面瓦斯治理的一条有效途径，尤其是底板穿层网格钻孔、定向高位钻孔，进入卸压带后煤体透气性大幅度提高，其中高位钻孔与底板穿层网格钻孔抽采浓度要高于顺层倾斜钻孔，多措并举，有力促进了回采工作面生产能力的提高。