大采高工作面瓦斯治理技术.doc

大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究

李 海 涛

长平公司通风区

大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究
李海涛 王家学 辛宪耀 李彦鹏
（长平煤业有限责任公司，山西 晋城 048006）
摘 要：针对长平矿综采工作面大采高、瓦斯涌出量大的现实条件，研究并并实施以风排管理为主，本煤层、采空区、顶板钻孔抽采瓦斯并重的综合瓦斯治理技术，杜绝了大采高、高瓦斯综采工作面瓦斯超限现象，提高了工作面的单产，取得了显著的经济效益和社会效益。
关键词：综采工作面；瓦斯；治理；技术
1 问题的提出
大采高综采开采技术是采煤方法中一项新的开采工艺，是特厚煤层采煤方法的新发展。具有高产、高效、掘进率低、成本低、经济效益好等优点，但是，随着工作面开采强度的增大和开采向深部转移，低瓦斯矿井的煤层瓦斯赋存条件会发生很大变化，最主要的是工作面及上隅角瓦斯的超限问题，甚至会出现局部瓦斯涌出量较高的情况。与相同煤层条件下的普通综采开采相比，在大采高综采开采条件下，由于工作面割煤高度的增加，煤量相应增加，产生的瓦斯量也相应增加，而大采高支架也带来了工作面通风断面的增大。在大采高放顶煤开采条件下，由于开采强度和工作面产量的增大，进行瓦斯的有效防治是确保工作面安全顺利生产的重要保障。
从2010年4月开始，长平矿在4305工作面使用艾柯夫SL500双滚筒 型采煤机(采高5.87m)和ZY12000/28/62型支撑掩护式液压支架等设备进行大采高综采回采，取得了最高日产15000t的好成绩，并结合长平矿4305大采高综采工作面条件，与河南理工大学合作，开展了大采高综采工作面瓦斯治理专项研究工作，取得了很好的效果。
2 大采高工作面概况
2.1 地质条件
4305回采工作面东部为4303回采工作面，南部为第二回风大巷、第一回风大巷、胶带机大巷及胶轮车大巷，西部和北部为原始煤体。煤层评价厚度5.23m，倾角2-10°，平均6°，直接顶砂质泥岩，厚4.85m，老顶为细粒砂岩，厚11.23m，工作面走向长1013.6m，倾斜长219.6m，可采储量154.82万t。
2.2 开采技术条件
工作面切眼长219.6 m，东西方向布置，沿倾向推进；可采长度1009.4 m工作面为倾向长壁布置，采用后退式综合机械化一次采全高全部垮落采煤法。工作面机采高度为5.87m，循环进度0.865 m。
3 瓦斯综合治理技术
为强化瓦斯治理，最大限度地减少瓦斯对安全生产的制约，充分发挥大采高工作面大功率设备的能力，针对大采高、高瓦斯综采面特性，多管齐下、采用多种抽采方法治本(本煤层、采空区、钻板倾向钻孔)，优化通风系统和强化管理相结合的综合治理措施，取得了很好的效果。
3.1 抽治本
多种抽采方法结合。做到抽采最大化由于大采高综采工作面瓦斯涌出量大，一般在40m3／min以上。风排有限，必须坚持以抽采为主，从巷道布置、系统建立、设备选型人手，多种方法结合，实现抽采效果最大化。
3.1.1 倾向钻孔抽采技术
工作面回采期间，在工作面43052回风巷道施工顶板倾向钻孔抽采采空区及煤壁瓦斯。即在43052巷每两个通风横川之间施工一个抽放场硐室，每个钻场施工15个钻孔，钻孔仰角15～23°，钻孔长度88m～132m左右，终孔间距为10m，如图1所示。钻孔终孔位于煤层的顶板25～35m左右。钻孔采用聚胺脂进行严密封孔，封孔深度不小于8 m。抽采量为2～3m3／min。

图1 4305工作面倾向钻孔及采空区埋管抽放示意图
3.1.2采空区埋管抽采
尽管在回采过程中，随工作面的推进及时封闭与采空区相连通的横风横川，但随着推进长度增加，封闭横川会受采动影响漏气或垮落，在压差作用下，采空区瓦斯涌出量仍较大。为有效杜绝采空区瓦斯涌出，在密闭横川时预留抽放管路进行采空区抽放，如图1所示。抽采量为2～3m3／min。
3.1.3本煤层抽采
根据预测，4305回采工作面回采时瓦斯涌出量将达到69.63m3/min，其中本煤层瓦斯涌出58.60m3/min，占回采工作面瓦斯涌出的84.17％，邻近层瓦斯涌出11.03m3/min，占工作面瓦斯涌出的15.83％，可见，4305回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主，因此，必须实施本煤层瓦斯抽采技术措施，用于减少风排瓦斯量，减小通风系统压力。
本煤层瓦斯抽放钻孔还可以进行煤层注水，就是利用工作面前方卸压区内不可抽放的本煤层瓦斯抽放钻孔代替注水孔进行长孔注水。这种方式一孔两用，具有钻孔深、孔径大、钻孔附近裂隙发育、注水量大等特点，不仅起到了降低煤尘、改善气温条件等作用，而且有效地减少了回采过程中的瓦斯涌出量，促进了安全生产。
根据4305工作面实际情况，利用4305工作面进风顺槽4210正巷的钻场硐室（原钻探队施工的探放水钻场，从4210正巷巷口向切眼方向每250米有一钻场硐室），向回采工作面不同方向施工双排扇形钻孔，如图2所示。
图2 4305工作面本煤层抽放钻孔布置图
3.1.4抽采系统能力保障
抽采系统建立原则。一是实现高低浓度瓦斯分开抽采。二是建立多系统、多管路便于多种抽采技术同时使用。二是保证有足够大的抽采能力，降低风排量。如：在4305工作面累计安装瓦斯抽采管路3500m，其中，主管路采用Φ400mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管，支管路采用Φ355mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管。
3.2 优化通风系统，确保风量充足
加强通风系统调整和通风设施维护。针对综采工作面瓦斯涌出量较大的实际情况，由初期采用的“四进一回”通风系统调整为“三进两回”通风系统（具体通风系统示意图见图3和图4），加大配风量，使风量不低于5800 m3/min，确保了通风系统稳定可靠。

图3 4305工作面采用“四进一回”通风系统示意图
图4 4305工作面采用“三进两回”通风系统示意图
3.2.3 把握重点，加强初采期间的瓦斯治理
大采高综采工作面初采期问瓦斯治理既是重点，又是难点。主要原因是：工作面初次来压之前，采空区顶板垮冒不实，悬顶面积大，采空区漏风大，顶板钻孔及采空区抽放不能发挥拦截瓦斯的作用，往往造成工作面回风流瓦斯超限，上隅角瓦斯积聚。对此，工作面初采期间主要采取以下措施：一是要在工作面初采前对工作面进行机尾三角区退锚索工作，如果上隅角老塘悬顶面积超过8m2，须采取强制放顶措施。二是上隅角加强堵漏尽可能减少漏风。
4 效 果
长平矿4305工作面采用多种抽采方法治本(本煤层、采空区、钻板倾向钻孔)，优化通风系统和强化管理相结合的综合治理措施，均取得了良好效果，使工作面、回风巷瓦斯始终处于受控状态，瓦斯浓度通常处在0.4%～0.8%之间，有效的解决了工作面瓦斯问题，采面平均日产量达到1.3万t，最高日产量达到1.5万t。

参考文献：
1 常刚政．大采高工作面瓦斯治理经验总结及探讨[J].科技情报开发与经济，2006，16(10)：270．
2 高志刚．复杂地质条件下大采高综采技术的应用[J]．河北煤炭，2005(4)：13—14．
3 赵向东．高瓦斯矿井一次采全高工作面瓦斯治理[J] 煤炭科学技术，2003(6)．
4 董永师．高瓦斯矿井一次采全高综采工作面瓦斯治理[J]．焦作工学院学报，2004(2)．

作者简介：李海涛（1975-），男，本科，通风工程师，1997年7月毕业于太原理工大学，现从事煤矿通风安全管理工作。电话：[phone]

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