李宝军　黄兴利

摘要：陕西黄陵二号煤矿通过多种瓦斯治理技术研究与应用，解决了回采工作面瓦斯超限问题，杜绝了通风、瓦斯、油型气等重大“一通三防”事故，实现了矿井的安全生产。文章以409工作面为例，对回采期间工作面瓦斯治理技术进行了研究。

关键词：高瓦斯矿井；回采工作面；瓦斯治理技术；瓦斯超限；安全生产 文献标识码：A

中图分类号：TD712 文章编号：1009-2374（2015）33-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.33.080c

煤矿安全生产是煤矿行业中的重要环节，近年来，煤矿瓦斯事故时有发生，给煤矿安全生产带来了巨大的安全隐患。加强煤矿瓦斯治理工作，减少安全隐患，是煤矿行业发展过程中的重点内容。随着开采技术的不断提升和开采深度的不断深入，瓦斯治理工作的难度也相应加大，只有依靠科学、合理的瓦斯治理技术，根据现场实际情况，积极采取瓦斯治理措施，改善通风条件才能杜绝瓦斯事故的发生，促进安全生产稳步发展。

1 高瓦斯矿井概念

瓦斯一般存在于煤岩层，在煤矿开采的过程中只要发现瓦斯便可以称之为瓦斯矿井，一般而言我国大部分矿井在开采过程中都会在煤岩层中发现瓦斯，但是由于其含量相对较少，一般只要进行常规性的治理，就可以很好地解决瓦斯的问题。但是由于煤岩层的具体构造不同，不同地区的煤岩层显现出的特质也有所不同，因此在煤矿开采的过程中，经常会在煤岩层中发现大量的瓦斯，这些瓦斯在开采的过程中大量涌出，严重影响煤矿开采工作的进行。国家有关部门对矿山开采过程中的瓦斯问题十分重视，针对瓦斯涌出量的不同，有关部门制定出了相应的标准用以判断煤矿是否是高瓦斯矿井。

2 概况

陕西黄陵二号煤矿属于年产量特大型矿井，矿井生产能力为8.0Mt/a，属于高瓦斯矿井，矿井主采煤层为2#煤层，煤层瓦斯含量不规律。409工作面位于四盘区左翼，工作面设计长度3000m，工作面长度260m，通风方式为U+L型通风，工作面煤层平均厚度为4.5m，直接顶为深灰色粉砂岩，含植物化石碎片及少量黄铁矿结核，下部夹细粒砂岩条带，底板为灰黑色泥岩，具滑面，团块状，含云母碎片及植物化石碎片。其中409辅运巷掘进至开口1280～1183m段时先后揭露三条小断裂构造，走向方位271°～274°，倾角56°～58°，落差0.8～1.8m。

工作面在回采前，由于本煤层瓦斯含量较大，施工了本煤层预抽钻孔，经过长时间的抽采，本煤层瓦斯含量降低，达到回采要求。但是在回采过程中，虽采取了高位裂隙瓦斯抽放及上隅角抽放，但生产期间落煤瓦斯含量依然较大，仍然不能完全解决上隅角瓦斯问题，上隅角瓦斯浓度接近0.8%，给安全生产带来一定隐患。为了彻底解决工作面回采期间瓦斯问题，仍需进行瓦斯治理技术研究，确保工作面的安全回采。

3 瓦斯增大原因分析

3.1 煤层瓦斯含量

工作面游离瓦斯以自由气体存在，存在于煤体和围岩的裂隙和较大孔隙内。由于409工作面本煤层的透气性较好，随着409工作面掘进期间边探边掘抽放和409备采工作面本煤层抽放，致使煤层中的原游离瓦斯含量减少。但是在回采期间，随着煤层的大量揭露，在采动压力影响下煤层中的原始瓦斯状态受到破坏，发生破裂、卸压膨胀变形、地应力重新分布等变化，部分煤岩的透气性增加，剩余游离瓦斯在其压力作用下，经由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流出并涌向采煤工作面。随着游离状态的瓦斯从煤体中涌出，必然导致煤体中储存瓦斯的空间压力降低，这就破坏了原有的动平衡，部分以吸附状态存在的瓦斯就解吸为游离状态，对游离状态的瓦斯进行补充，瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展。瓦斯长时间地、均匀地、持续地、源源不断地从煤体中释放转化为游离瓦斯并涌出，导致工作面生产期间瓦斯含量升高。

3.2 底板瓦斯含量

在回采前，在辅运巷、回风巷施工底板钻孔进行抽采，但是由于底板瓦斯含量赋存不规律，钻孔形成初期瓦斯含量较低，但是随着工作面的推进，底板裂隙的发育，靠近工作面的底板钻孔瓦斯含量逐渐升高，甚至出现喷孔现象。

3.3 顶板瓦斯含量

在工作面回采前，在回风巷施工高位裂隙钻孔，解决了顶板钻孔瓦斯和高位裂隙形成后采空区瓦斯。

4 采取措施

4.1 采取措施

根据工作面瓦斯情况、胶带巷本煤层钻孔抽放情况，决定在回风巷施工本煤层钻孔，降低工作面后50架煤层瓦斯；胶带巷本煤层钻孔负压进行调整，将距工作面较远的本煤层钻孔负压降低，提高距工作面较近的本煤层钻孔负压，提高抽放效率，降低工作面前100架瓦斯浓度。通过在回风巷本煤层钻孔施工及胶带巷煤层钻孔抽采系统调整，降低了整个工作面煤层瓦斯含量。

图1 409回风巷本煤层钻孔设计

4.2 对底板钻孔进行调整

根据工作面底板瓦斯情况、工作面与钻孔施工位置、钻孔瓦斯浓度情况，及时调整底板钻孔参数，有针对性地施工底板钻孔，并根据底板钻孔瓦斯浓度情况，按照分源分压方式及时调整钻孔负压，提高钻孔抽采效率，钻孔、管路连接放水器，降低管路负压，提高管路抽采效率，降低工作面瓦斯浓度。

4.3 回风巷高位钻孔

通过施工高位钻孔，利用采动应力场中采空区冒落形成的裂隙空间作为瓦斯流动通道，在抽放负压作用下使瓦斯流向钻孔，从而抽出大量瓦斯，解决上隅角和回风流瓦斯超限问题。

图2 409回风巷高位裂隙钻孔设计

4.4 铺设第二趟上隅角管路

由于工作面在回采期间，上隅角瓦斯浓度在1%左右，致使上隅角瓦斯浓度在生产期间超限。抽采上隅角的是四盘区三号系统，泵站主管路为Φ630瓦斯管路，回风巷为Φ400瓦斯管路，泵体抽放流量为140m?/min左右，瓦斯浓度在2%左右，出现了Φ400瓦斯管路阻力较大、管路抽放能力不足的现象。因此，在409回风巷铺设第二趟上隅角Φ355瓦斯管路，两趟管路采用三通同时接入Φ630瓦斯管路上。在两趟瓦斯管路同时接入后，泵体抽放流量为230m?/min左右，瓦斯浓度在1.8%左右，回采期间上隅角瓦斯浓度在0.6%左右。

5 结语

409工作面回采期间落煤瓦斯在采取以上措施后，回采期间上隅角瓦斯控制在0.6%，实现了工作面的安全回采。根据409工作面上隅角瓦斯治理经验，让我们认识到了以下三点：一是增大管路的直径，Φ400瓦斯管路已不能满足高瓦斯采煤工作面的上隅角抽采；二是本煤层钻孔设计调整，钻孔设计长度需接近工作面长度或者在胶带巷、回风巷同时施工本煤层钻孔，确保工作面预抽覆盖全工作面；三是根据钻孔瓦斯浓度、流量情况及时调整钻孔负压，提高抽采率。

参考文献

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（责任编辑：蒋建华）endprint