齐电水

摘 要：根据东于煤矿03303综采工作面的生产要素及环境因数，调整优化通风系统及采煤工艺后，形成工作面胶带顺槽进风，回风顺槽回风的“U”型通风方式。本面采用了本煤层、工作面两端头采空区和下部煤层同时进行瓦斯抽采的综合瓦斯治理方法，有效控制瓦斯对综采工作面的影响，取得了较好的瓦斯治理的效果。

关键词：综采工作面；瓦斯抽采；瓦斯治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.065

目前，煤炭依然是我国国民经济的能源支柱，而且煤炭将在一个相当长的时间内都会占据着主要能源的位置。但是煤矿安全的现实情况却不容乐观，特别是高瓦斯矿井的瓦斯综合治理更需要国家及企业更多的投入。经济的快速增长促进煤炭工业的健康发展，提升人们对煤矿瓦斯治理工作的重视，促进整个煤矿行业的健康稳定的发展。

综采工作面的瓦斯来源有采空区瓦斯及采煤工作面涌出的瓦斯，03303综采工作面采用未卸压抽采（预抽）和边采边抽方法，可以针对性的对瓦斯进行综合治理，保证瓦斯在可控的范围内，促进工作面的安全生产。东于煤矿绝对瓦斯涌出量：78.01 m3/min，相对瓦斯涌出量：36.81 m3/t，定性为高瓦斯矿井。

1 工作面概况及瓦斯分析

03303工作面整体为西北高东南低缓倾斜的单斜构造，煤岩层倾角2°～11°，平均5°。直接顶为砂质泥岩，平均厚1.0m；直接底为细砂岩，平均厚度为0.8m。本面平均瓦斯含量：6.92m3/t，本煤层透气系数为3.28m2/（Mpa·d），煤尘具有爆炸性。工作面建有瓦斯抽放系统，采用本煤层（顺层孔）、邻近层（底抽巷）和采空区（高位孔）同时抽采的综合瓦斯抽采方法。本煤层瓦斯抽采钻孔随着工作面的推进，对煤体卸压，边采边抽，提高了瓦斯抽采率，减少了推采期间的瓦斯涌出量。

东于煤矿主要开采煤层为03#、2#煤层，由03#煤顶板垮落，裂隙增加，这样就为瓦斯流动提供了良好的条件，02#煤层的瓦斯通过层间裂隙向03#煤层采空区释放。03#煤层的开采则是对2#煤层进行卸压，使2#煤层中的瓦斯通过裂隙自然向03#煤采空区释放。采空区封存的大量瓦斯又向工作面释放，这就造成工作面及回风上隅角的瓦斯浓度超限，例如03303工作面两端头垛子后方采空区侧，多次出现瓦斯超限现象，这种情况下采用底抽管及上部插管抽采的方法来排放瓦斯。边推采边抽出采空区瓦斯。

2 本煤层（03#煤）瓦斯抽采

2.1 钻孔布置

工作面本煤层瓦斯抽采钻孔布置在回风顺槽，沿煤层走向每隔6米布置一个，钻孔布置在回风顺槽沿煤层迎面垂直（与顺槽成90°）布置。若钻孔较深，施工困难时，可在工作面胶带顺槽施工钻孔，以提高工作面的瓦斯抽采量。目前工作面回风顺槽钻机具备施工190m的能力。

2.2 钻孔的有效抽采时间

根据本矿2#煤层瓦斯自然涌出量的测定结果：百米钻孔的初始瓦斯涌出量：3.9356～6.3869（×10-3m3/min·100m），钻孔瓦斯流量的衰减系数：0.0471～0.0481d-1。百米钻孔在不同时间（t）内的可抽采的瓦斯总量（Qt）和钻孔抽采有效系数（K），根据以下公式计算：

其中：Qt—百米钻孔在t时间内可抽瓦斯总量， m3；q0—百米钻孔初始瓦斯涌出量，m3/min·100m；α—钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1；t —抽采时间， d；K—钻孔抽采有效系数，%；e—常数 e=2.72是自然对数的底数。

3 工作面端头采空区瓦斯抽采

由于工作面采空区采用自然垮落法处理，导致大部分区域会冒落严实，导致瓦斯主要存在于工作面两端头顺槽未冒落严实区域内，还有支架底座箱后部空间内。而采空区与回风隅角相连，因此，采用切顶排打设垛子，垛子下方预埋底抽采管路，垛子上方进行插管抽采的方法抽放采空区的瓦斯。即在工作面回风顺槽内预先敷设一路瓦斯抽放管路（Φ273mm），每三节管路（18m）增设一个三通，安设立管（Φ273mm）顶部密封，立管顶端布置0.5m-1.5m的花眼，随工作面推采立管埋入采空区后进行抽采。

支架后部冒落区空间大，空隙率较高，瓦斯涌出量较大，这部分瓦斯受工作面漏风和风压作用，会沿着冒落区空间向工作面回风顺槽和回风隅角涌动。因此在工作面回风隅角切顶排范围打设密闭垛子，并布置抽采管路，形成抽采负压区，将该区域的高浓度瓦斯由垛子下部抽采管路和垛子上方的插管抽出。具体方法为：随工作面的推进，对工作面两端头及时退锚，确保顶板在切顶排后方及时垮落，从而使支架、隅角垛子和采空区形成半封闭状态（必要时使用旧风带等沿切顶排设挡风帘进行封闭），靠垛子下部瓦斯抽采管和垛子上部抽采软管（将抽放软管（Φ159mm）靠垛子上部插入切顶线以内1～2m）进行抽放，必要时可增设三通辅助抽采瓦斯，控制采空区瓦斯浓度。插管用防静电、防阻燃扎带吊挂在回风顺槽顶板上（如图1）。

4 邻近层涌出瓦斯抽放

利用工作面回风巷分别向邻近层（2#煤层）和回风隅角（老塘顶板裂隙带）打迎面斜交的钻孔进行瓦斯抽采。随着工作面的推采，采空区顶板冒落和卸压裂隙作用使用钻孔边采边抽瓦斯，从而提高工作面的瓦斯抽采率，减少采空区的瓦斯浓度。

4.1 上隅角高位钻孔布置

钻孔布置方式：钻场布置在工作面回风顺槽，高位钻场每隔30米布置一个钻场，每个钻场布置10个钻孔，分高、低位布置，先打5个低位钻孔，退后15米施工5个高位钻孔，为一组钻场，下一组钻场在前一组钻场1#钻孔后30米位置施工。

4.2 钻孔施工工艺

封孔工艺：（1）将封孔器套在瓦斯抽放实管上把囊袋用铁丝均匀扎紧。（2）将扎好的封孔器和抽放管一起送到预定钻孔内。（3）将注浆泵与气源连接，调整好气压阀，倒入清水，打开注浆泵和搅拌器开关看是否能够正常工作。（4）打开气动搅拌器倒入注浆料搅拌均匀后开始注浆。（5）注浆泵停止工作后将注浆折死，打开泄压阀，去掉注浆管清洗注浆泵。

钻孔施工采用ZDY-3200型坑道钻机，配套钻杆选用φ63.5mm，每节长度1.5m的锥扣钻探钻杆，钻头选用Φ94mm三翼钻头。

5 效果分析

（1）通過调整开采方法，与合理抽采方式形成综合瓦斯治理措施，工作面瓦斯浓度得到了有效控制，杜绝了工作面瓦斯超限的问题。

（2）通过正确布置抽采管路和钻孔，控制瓦斯抽采范围和抽采效率，保持瓦斯抽采浓度在最高浓度边界，达到采空区瓦斯的抽采量与涌出量基本平衡，最大限度的进行瓦斯抽采，工作面的瓦斯综合抽采率达到70%以上。

6 结论

综上所述，工作面采空区及采动影响的邻近煤层的瓦斯抽采必须与瓦斯释放通道的分布相适应，并且做到抽采量与瓦斯涌出量相平衡才能够收到较好的效果。通过优化开采工艺和瓦斯抽采合理，配合采空区瓦斯综合治理措施的应用，有效减小了瓦斯对综采工作面生产的影响，杜绝了工作面范围的瓦斯超限问题，实现了工作面的安全生产。

参考文献：

[1]申宝宏，刘见中.我国煤矿瓦斯治理的技术对策[J].煤炭学报，

2007（07）.

[2]袁亮.松软低头煤层群瓦斯抽采理论与技术[M].北京：煤炭工业出版社，2004.

[3]LI Zongxiang，TI Zhengyi，ZHAO Guochen. Numerical simulation of gas emission in goaf of robbing workingsurface[J].The Chinese Journal of Geological Hazard and Control（中国地质灾害与防治学报），2005，16（04）：42-46.