董 琦

(新疆焦煤(集团)有限责任公司 一八九〇煤矿, 新疆 乌鲁木齐 830025)

矿井通风是保障井下工人呼吸，排出有毒有害气体，调节井下温湿度，保证矿井安全生产的重要控制环节，我国的矿井通风普遍使用U型通风系统[1-3]. 但对于高瓦斯矿井来说，U型通风易导致巷道上隅角瓦斯积聚甚至超限，需要及时对超限区域瓦斯进行抽排[4-6].

新疆焦煤一八九〇煤矿目前正在回采的3310工作面四周均为实体煤体，采用U型通风方式。3310工作面目前推进1 216 m，生产原煤超120万t. 回采期间3310工作面瓦斯涌出量非常高，为了解决巷道局部瓦斯超限问题，结合实际情况对3310工作面瓦斯进行治理。

1 瓦斯抽采现状及问题

1.1 3310工作面基本情况

3310运输顺槽和回风顺槽均沿煤层底板布置。两顺槽、联络巷等与集中主运巷、集中辅运巷和南集中回风巷连接，形成生产系统(图1).

图1 3310工作面布置示意图

1.2 工作面煤层和瓦斯情况

煤层平均厚度5.5 m，顶底板均为软弱岩层。实测3310运输顺槽和3310回风顺槽的瓦斯含量，工作面煤层可解吸瓦斯为3.22～12.40 m3/t，计算得出最多可抽采瓦斯量约为2 840万m3.

1.3 工作面瓦斯治理存在的主要问题

1.3.1 采空区风流场情况复杂

3310工作面采用稳定可靠的完全U型通风系统,但由于瓦斯抽采能力不足导致上隅角瓦斯聚集，若解决此问题，需打开横川或者另辟通风方法，这样又会使巷道内部风流变得复杂。

1.3.2 采空区存在高浓度瓦斯区域

靠近工作面采空区存在两个局部高浓度瓦斯分布区域：进风侧隔离煤柱后方顶部冒落区的O型圈内、回风侧隔离煤柱与横川(或大直径钻孔)交接点后方顶部冒落区的O型圈内。

其中回风侧隔离煤柱与横川(或者大直径钻孔)交接点后方顶部冒落区的O型圈内高浓度瓦斯区，由于风流流动而产生大量的补充瓦斯源，而在横川中下部有充足的氧气源，并且情况变化多端，无法掌控。

1.3.3 瓦斯抽采能力不足

3310工作面风排稀释瓦斯量均值为21.19 m3/min，瓦斯抽采量均值为12.68 m3/min，风排稀释瓦斯量是瓦斯抽采量的近两倍，说明矿井瓦斯抽采工作有待改进。

1.3.4 抽采工作不细致

瓦斯抽采工作中存在工作面煤层预抽存在空白带、没有利用好边界巷提高采空区抽采量以及工作面煤体卸压瓦斯抽采效果差等问题。

2 瓦斯抽采方法及检查点布置

3310工作面瓦斯抽采方式是将3308运输顺槽作为3310工作面采空区的专用抽采巷，3308运输顺槽平行于3310回风顺槽，并与采区边界回风巷连通。采用卸压带区域瓦斯抽放、上隅角密闭埋管瓦斯抽放以及横川密闭瓦斯抽放相结合的瓦斯治理模式。3310工作面瓦斯抽采示意图见图2.

图2 3310工作面卸压瓦斯抽采示意图

3310工作面主要瓦斯检查地点有：进风流，工作面，煤机上、下风侧，回风流，进风及回风上隅角，后部输送机及后部输送机尾，机尾后五组支架，3310回风顺槽，高冒区等。

3 瓦斯治理效果及分析

3.1 上隅角和卸压区瓦斯抽采

工作面每推采4 m，对上隅角采空区密闭一次，便于上隅角瓦斯抽采。虽然采空区高浓度的瓦斯被抽采，但仍留存一部分浓度偏高的瓦斯。一般在工作面前方几十米处为卸压区，此区域由于受到采动的影响，煤层出现裂缝，使得煤层透气性大，利于抽采瓦斯。

3.2 工作面瓦斯涌出统计分析

3310工作面在回采期间，统计每月的瓦斯涌出情况，见表1.

由表1可知，在回采期间，瓦斯涌出量在23.84～47.40 m3/min，相对涌出量在9.71～46.67 m3/t，瓦斯在不同时期的涌出量变化不定，可见煤层瓦斯含量有所差别，但也与通风工作有一定关系。

3.2.1 边界瓦斯量变化情况

边界巷瓦斯量在6.60～20.78 m3/min无规则波动，对采空区瓦斯抽采影响大，边界瓦斯情况见图3.

3.2.2 采空区纯瓦斯量变化情况

工作面抽采纯瓦斯量平均为9.89 m3/min，抽采量随采空区面积增大缓慢增加，并且在2018年12月—2019年1月以及2019年4月—2019年7月两个时间段的瓦斯含量降低，说明瓦斯抽排有一定的效果，采空区瓦斯抽采量变化情况见图4.

3.2.3 工作面煤体卸压瓦斯抽采分析

3310工作面前方煤体卸压抽采的浓度平均为10.62%，呈缓慢下降的趋势，平均抽采纯瓦斯量2.79 m3/min. 抽采纯瓦斯量相对卸压煤体瓦斯浓度下降更快，说明卸压区的瓦斯抽采效果显著，具体见图5.

3.2.4 上隅角插管抽采分析

经过调查显示，3310工作面上隅角插管抽采的瓦斯浓度在0.6%～1.2%，抽采纯瓦斯量平均0.53 m3/min，上隅角瓦斯量较低，说明采用横川或者大直径钻孔抽采法对瓦斯的治理效果良好。

表1 3310工作面瓦斯涌出量统计表

图3 边界瓦斯量变化情况图

图4 采空区抽采量随时间的变化图

图5 工作面前方煤体卸压瓦斯抽采情况图

3.2.5 风排瓦斯抽采分析

3310综采工作面回采以来，工作面回风风量为2 028～3 315 m3/min，风速为2.61～3.87 m/s，风速接近临界值。回采期间，工作面回风巷风排稀释瓦斯量为7.10～15.24 m3/min，平均10.07 m3/min，工作面回风巷风排瓦斯量为566万m3. 加上边界巷的风排瓦斯量637万m3，3310工作面风排瓦斯量共为1 203万m3，风排稀释瓦斯量为11.38～30.68 m3/min，平均21.19 m3/min. 而平均瓦斯抽采量12.68 m3/min，风排稀释瓦斯量是回采期间瓦斯抽采量近两倍。

3.3 工作面瓦斯治理效果分析

工作面回风流及低抽巷抽采的瓦斯浓度情况见表2.

由表2可以看出，边界巷瓦斯浓度的均值为0.86%，边界巷可以起到类似尾巷的作用。回风巷内瓦斯浓度均值为0.47%，上隅角瓦斯未超限，可见目前的瓦斯治理基本满足生产的需要。

表2 3310工作面回风巷及边界巷瓦斯浓度表

4 结 论

为解决3310采煤工作面巷道上隅角瓦斯浓度较大问题，在U型通风系统的基础上，利用创新模式治理瓦斯，结论如下：

1) 3310工作面回采期间，瓦斯涌出平稳，波动较小，利于瓦斯治理。

2) 抽采瓦斯量相对卸压煤体瓦斯浓度下降更快，说明瓦斯抽采效果明显，且煤层的裂隙较多，易使瓦斯排出。

3) 上隅角插管抽采瓦斯量较低，回风流瓦斯浓度较低，上隅角瓦斯未超限，说明采用新模式下的瓦斯治理效果较好。