孫向鋒 王岳栩 張巧玲

摘 要：白坪煤業(yè)公司主采二1煤層，二1煤層是典型的“三軟”不穩(wěn)定煤層，煤層變異系數(shù)大，且煤厚的區(qū)域煤層瓦斯含量隨之增加，其中13101工作面與21021工作面在回采初期均遭遇了煤層厚、瓦斯含量高的雙重挑戰(zhàn)，為工作面的回采帶來嚴(yán)重影響，針對此情況，公司采取一系列措施，對工作面煤層瓦斯進(jìn)行了綜合性的治理，保證了安全回采，同時，通過該兩個工作面瓦斯綜合治理措施的采取，為公司后期回采工作面瓦斯治理技術(shù)積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：回采工作面；高瓦斯；綜合治理

1 工作面概況

13101工作面設(shè)計走向長732m，傾向?qū)?40m，工作面煤厚0.5～25m，平均煤厚5.1m，煤層傾角為9～16°，平均12°，工作面瓦斯含量3.18～11.65m3/t，平均瓦斯含量6.13m3/t。13101工作面回采初期走向方向150m范圍內(nèi)煤厚6～18m，平均13.5m，煤層瓦斯含量5.62～7.72m3/t，平均瓦斯含量6.68m3/t，煤炭儲量約40萬t，瓦斯儲量267.2萬m3，回采初期絕對瓦斯涌出量達(dá)到13m3/min。

21021工作面設(shè)計走向長632m，傾向?qū)?47m，工作面煤厚0.1～17.5m，平均煤厚4.7m，煤層傾角為5°～21°，平均17°，工作面瓦斯含量3.56～7.01m3/t，平均瓦斯含量4.59m3/t。21021工作面回采初期走向方向100m范圍內(nèi)煤厚6～17.5m，平均12m，煤層瓦斯含量5.64～7.01m3/t，平均瓦斯含量6.32m3/t，煤炭儲量約25萬t，瓦斯儲量158萬m3，回采初期絕對瓦斯涌出量達(dá)到14m3/min。

通過概況可知，13101工作面、21021工作面均遭遇了厚煤層、高瓦斯含量的阻礙，為此，兩個工作面在該區(qū)域回采期間先后采取了若干措施對工作面瓦斯進(jìn)行綜合治理。

2 優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)

兩個回采工作面貫通時供風(fēng)量分別只有800m3/min左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到工作面生產(chǎn)技術(shù)需求，為此主要采取了以下措施：

對礦井井下所有通風(fēng)設(shè)施進(jìn)行全面排查，重點(diǎn)對井下風(fēng)門、調(diào)節(jié)窗、過皮帶裝置與纜線孔、溜煤眼等地點(diǎn)，同時調(diào)整了東翼風(fēng)井主扇風(fēng)葉角度，增大了13采區(qū)的供風(fēng)總量，13采區(qū)的供風(fēng)量由原先的7000m3/min增加7600m3/min，之后通過系統(tǒng)調(diào)整將13101工作面的風(fēng)量增加至2100m3/min。

為保證21021工作面回采期間風(fēng)量滿足瓦斯治理需要，停止了21071下底抽巷、西翼皮帶暗斜井、21061下底抽巷的供風(fēng)；打開-175m水平并聯(lián)進(jìn)風(fēng)石門的風(fēng)門、拆除21021下順槽回風(fēng)巷的擋風(fēng)墻、在西翼暗斜井回風(fēng)斜巷與21021上順槽回風(fēng)斜巷聯(lián)巷交叉口建立擋風(fēng)墻等一系列措施，調(diào)整了21021工作面的進(jìn)風(fēng)路線，通風(fēng)路線不再經(jīng)過21采區(qū)一車場進(jìn)入工作面，而是直接通過原21021下順槽回風(fēng)巷直接進(jìn)入21021工作面，最終將21021工作面的風(fēng)量增加至2010m3/min。

3 瓦斯抽采措施

工作面回采時的主要瓦斯來源一是煤層涌出瓦斯；二是采空區(qū)積存瓦斯、鄰近層或圍巖涌出瓦斯。針對上述瓦斯來源，煤層瓦斯采取順層鉆孔及動壓區(qū)抽放降低煤層瓦斯含量，達(dá)到降低煤層涌出瓦斯量的目的。

采空區(qū)瓦斯采取上隅角埋管、高位鉆孔、架間插管等對采空區(qū)遺煤、鄰近層、圍巖涌出瓦斯進(jìn)行抽放，減少采掘空間內(nèi)瓦斯量。

為提高抽采效率，針對不同特點(diǎn)采用不同瓦斯抽放系統(tǒng)，其中煤層瓦斯使用高負(fù)壓瓦斯抽放泵抽放，采空區(qū)瓦斯使用低負(fù)壓瓦斯抽放泵抽放。

3.1 順層鉆孔抽放

該措施主要針對工作面回采前方一定范圍（保持動態(tài)超前切巷不少于50m）內(nèi)煤層厚度大于6m且瓦斯含量大于5m3/t的區(qū)域通過在上、下順槽內(nèi)施工順層抽放鉆孔對煤層瓦斯進(jìn)行抽放，以達(dá)到降低煤層瓦斯含量、減少瓦斯涌出量的目的。

該鉆孔按照組間距2.4m、單組終孔間距3m的方式布置，鉆孔直徑：94mm，上、下行孔交叉長度不小于10m。

鉆孔施工完成后，采用“兩堵一注”封孔工藝并按照“順、護(hù)、注”的順序進(jìn)行封孔，封孔材料包括護(hù)孔用的PVC管、相應(yīng)接頭、注漿與返漿用的鋁塑管、聚氨酯、水泥等，鉆孔全程護(hù)孔、封孔段長度為18m。要求鉆孔成孔后2小時內(nèi)進(jìn)行順孔、封孔，48小時內(nèi)完成注漿，注漿水灰比列1：1。

鉆孔封孔、注漿結(jié)束后24小時內(nèi)使用與PVC管規(guī)格匹配的埋線膠管進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)開始抽放、計量。

3.2 動壓區(qū)抽放

順層鉆孔在抽放一定時間后，濃度逐漸衰減，失去抽放價值，但隨著工作面的逐步推進(jìn)，煤體受采動影響，煤體發(fā)生裂隙后增加煤層透氣性，在距離切巷5～100m范圍內(nèi)（動壓區(qū)）的順層鉆孔抽放濃度再次上升，瓦斯抽放效果明顯，故該部分鉆孔在臨近切巷時，暫不回收，而是再次開啟。

通過對13101工作面與21021工作面動壓區(qū)內(nèi)鉆孔抽放數(shù)據(jù)的每天計量、分析、統(tǒng)計，隨著工作面的推進(jìn)，原先施工的順層鉆孔有74%濃度呈上升趨勢，之后逐步衰減，直至拆除。經(jīng)統(tǒng)計，13101工作面內(nèi)動壓區(qū)內(nèi)的抽放鉆孔在重新開啟后，累計抽放瓦斯達(dá)到32萬m3，21021工作面內(nèi)動壓區(qū)內(nèi)的抽放鉆孔在重新開啟后，累計抽放瓦斯達(dá)到8.9萬m3。

3.3 巷旁高位鉆孔抽放

13101工作面與21021工作面均主采二1煤層，該煤層無根據(jù)工作面上順槽實(shí)揭煤厚情況及瓦斯含量分布情況，設(shè)計在開切眼向外40m處的施工第一循環(huán)巷旁高位鉆孔，鉆孔呈扇形布置，鉆孔終孔位于煤層頂板上方30m的裂隙帶內(nèi)，孔間距3m，依次向工作面內(nèi)部延伸，設(shè)計6個鉆孔，控制上隅角以下35m范圍，孔徑為94mm，第一循環(huán)向外依次每20m施工一循環(huán)，每循環(huán)根據(jù)工作面實(shí)揭瓦斯地質(zhì)情況布置，封孔方法同于順層鉆孔。通過瓦斯抽放數(shù)據(jù)統(tǒng)計，高位鉆孔平均抽放濃度可達(dá)到18%，負(fù)壓21.76kPa，流量8.21m3/min。（圖1）

3.4 上隅角埋管抽放

上隅角埋管抽放措施主要針對工作面上隅角內(nèi)風(fēng)流不能經(jīng)過的死角積聚的瓦斯，采取的抽放措施，通過將工作面上順槽的瓦斯抽放管路直接鋪設(shè)至距工作面切巷20m處，使用20m軟管連接抽放器，抽放器使用長3m，Φ100mm的鋼管加工而成，前端封閉，前段2m旁側(cè)密集布置Φ5mm的小孔若干個，抽放器埋入上隅角切頂線或越過切頂線2～3m高處，隨采面推進(jìn)循環(huán)前移。附近設(shè)濃度和流量檢測口，定期測量抽放參數(shù)。（圖2）

[圖2 上隅角埋管瓦斯抽放示意圖]

其中21021工作面由于初采初放期間未放頂煤，上隅角初期無抽放空間，利用21021工作面安裝期間上出口處的兩個絞車硐室進(jìn)行埋管，埋管材料為直徑250mm的廢舊鍍鋅螺旋瓦斯抽放管和直徑100mm的鋼管，在工作面放頂煤前，埋進(jìn)去的管路暫不回收，以充分利用兩個硐室的空間對上隅角積聚的瓦斯進(jìn)行抽放，通過該項(xiàng)措施的采取，上隅角抽放瓦斯?jié)舛扔稍鹊?%逐步提高至最高的23%，大大提高了瓦斯治理效率。