摘要：沈陽焦煤股份有限公司蒲河煤礦隨著生產(chǎn)強(qiáng)度的提高和開采深度的加大，礦井瓦斯涌出量大，采空區(qū)瓦斯涌出量增加，容易造成工作面瓦斯超限，安全沒有保障。同時(shí)也限制了產(chǎn)量的提高，不能發(fā)揮綜機(jī)采煤的效能。減少采空區(qū)瓦斯涌出的治本措施是加強(qiáng)采空區(qū)深埋管瓦斯抽采，試驗(yàn)證明，采空區(qū)深埋管抽采工藝取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：厚煤層綜放面;瓦斯抽采;深埋管技術(shù)

一、綜放工作面概況

位置：西一采區(qū)13#綜放工作面 （簡稱：13#綜放面） 位于西一采區(qū)12# 綜放工作面的西部。四鄰：13#綜放面東以停采線為界，北以回順為界，南以運(yùn)順為界，西以開切眼為界。運(yùn)順、回順切眼周圍為原始煤層。地表高程在 +61.6～+62.2米之間。面積：3#綜放面有效推進(jìn)走向長度平均761m，開切眼長140m，走向長度為495m。煤塵爆炸指數(shù)44.92%，煤的自然發(fā)火期1～3個(gè)月。煤的自燃傾向性為Ⅰ類容易自燃。13#綜放面地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，該處可采煤層屬于單斜構(gòu)造，局部有小折曲。煤層是東高西低。斷層為階梯狀斷層。工作面采用U型通風(fēng)方式，供風(fēng)量1000～13003/min.工作面瓦斯呈增長趨勢，回風(fēng)瓦斯?jié)舛纫话銥?.7%左右，上隅角和回風(fēng)瓦斯很容易超限，嚴(yán)重影響工作面正?；夭?。

二、采空區(qū)瓦斯分布情況

西一采區(qū)13#綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律測定結(jié)果表明，工作面回風(fēng)流的瓦斯大部分來自采空區(qū)，在工作面正常開采時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的60%。工作面檢修時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的68%。

三、采空區(qū)瓦斯抽采方法

采空區(qū)深埋管的具體方法是，在工作面回順巷道內(nèi)敷設(shè)大直徑鐵管，管路每隔一定距離串接一個(gè)具有組合閥門的三通管件作為抽采采空區(qū)瓦斯的吸氣口。隨著工作面的推進(jìn)，管路上的吸氣口進(jìn)入采空區(qū)內(nèi)最佳位置，吸氣口的組合閥門打開，通過此口抽采采空區(qū)瓦斯。當(dāng)該吸氣口進(jìn)入采空區(qū)更深處時(shí)，可打開下一個(gè)三通管件的閥門，以此類推，使吸氣口保持最佳位置，從而防止采空區(qū)瓦斯向工作面涌出，并可消除工作面上隅角瓦斯超限和積聚。抽采方式如圖所示：

四、抽采系統(tǒng)的建立

（一）管路敷設(shè)：

抽采管路系統(tǒng)：地面抽放泵站—立孔—西翼總回—西翼回風(fēng)下山—西一北集中回風(fēng)巷—西一采區(qū)13#面回風(fēng)固定道—西一采區(qū)13#面回順—西一采區(qū)13#面采空區(qū)。

使用管徑分別為：主干管直徑∮325mm、支管∮219mm。

（二）泵站設(shè)置

瓦斯抽采泵站管路系統(tǒng)配置壓力、溫度、激光甲烷、流量、一氧化碳傳感器，對(duì)管道抽出的氣體參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，瓦斯抽采泵設(shè)有軸承溫度傳感器，泵站室內(nèi)空間設(shè)有甲烷傳感器等對(duì)環(huán)境連續(xù)進(jìn)行監(jiān)測，以確保設(shè)施、設(shè)備的可靠運(yùn)行。

抽采泵站進(jìn)、出管道設(shè)置了放水器及防爆、防回火、防回氣裝置，設(shè)置排空管及壓力、流量、濃度測量裝置，并設(shè)置采樣孔、閥門等附屬裝置。

五、抽采采空區(qū)瓦斯時(shí)防漏風(fēng)技術(shù)

抽采采空區(qū)瓦斯對(duì)工作面的安全生產(chǎn)存在雙重性，一是減少采空區(qū)的瓦斯涌出，減輕工作面通風(fēng)負(fù)擔(dān)，二是采空區(qū)漏風(fēng)量增大，易引起火災(zāi)所以在進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽采前，首先開展采空區(qū)防漏風(fēng)技術(shù)的研究是非常重要的。

（一）設(shè)擋風(fēng)簾

在工作面上下尾巷設(shè)擋風(fēng)簾，盡量減少采空區(qū)散熱帶的漏風(fēng)量。

（二）下尾巷注氮?dú)?/p>

在工作面下尾巷預(yù)埋設(shè)注氮?dú)夤苈罚ā?08mm），當(dāng)管路進(jìn)入10～25米時(shí)，開始向采空區(qū)內(nèi)注入氮?dú)?，使采空區(qū)氧化帶范圍氣體惰性化，降低氧氣濃度，消除氧化條件。有效控制采空區(qū)氧化煤進(jìn)一步氧化，防止采空區(qū)自然發(fā)火。

（三）注白泥封堵上下尾巷

每班對(duì)上、下尾巷放下的煤及時(shí)清凈運(yùn)走，并原班注白泥，將煤炭包裹，防止氧化。每10天對(duì)上、下尾巷進(jìn)行封堵1次，主要是先用瑞米充填后注白泥，防止向采空區(qū)漏風(fēng)（附圖）

六、采空區(qū)瓦斯抽采參數(shù)

（一）采空區(qū)瓦斯抽采最佳位置

采空區(qū)抽采期間，隨著工作面的推進(jìn)，抽采位置將遠(yuǎn)離工作面，采空區(qū)內(nèi)瓦斯?jié)舛戎饾u增高，采空區(qū)瓦斯抽采量亦隨之增大，故采空區(qū)瓦斯涌出量減少，回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉档?。所謂采空區(qū)瓦斯最佳抽采位置，是指實(shí)施抽采時(shí)能有效地減少工作面的瓦斯涌出量，以滿足安全生產(chǎn)的需要。試驗(yàn)表明，采空區(qū)瓦斯最佳抽采位置是在距工作面30～60米的范圍內(nèi)。

（二）抽采量的合理確定

當(dāng)采空區(qū)瓦斯抽采量過大時(shí)，由于工作面漏風(fēng)量大，不僅導(dǎo)致抽采瓦斯?jié)舛冗^低，而且還會(huì)引起自然發(fā)火。如采空區(qū)瓦斯抽采量過小，又不能有效地防治采空區(qū)涌出的瓦斯，達(dá)不到治理瓦斯的目的。因此采空區(qū)瓦斯抽采應(yīng)當(dāng)確定一個(gè)合理的抽采量。

七、深埋管瓦斯抽采效果分析

（一）淺距離范圍采空區(qū)瓦斯抽采

在距工作面5～20米范圍的采空區(qū)抽采瓦斯時(shí)，不僅濃度低（8%～15%）而且不穩(wěn)定。主要是受頂板巖石垮落對(duì)開采空間的充填程度和漏風(fēng)量大小的嚴(yán)重影響，其效果不好。

（二）中距離范圍采空區(qū)瓦斯抽采

在20～30米范圍的采空區(qū)抽采瓦斯時(shí)，抽采效果欠佳。濃度偏低，多為（15%～40%）因?yàn)樵搮^(qū)域內(nèi)為氧化帶范圍，在該區(qū)域進(jìn)行瓦斯抽采會(huì)導(dǎo)致一氧化碳濃度急劇升高（0.01%～0.03%），如大流量抽采瓦斯，自然發(fā)火隱患極大。

（三） 深距離范圍采空區(qū)瓦斯抽采

在30～60米范圍的采空區(qū)抽采瓦斯時(shí)，抽采濃度可達(dá)到（40%～70%）對(duì)防止工作面瓦斯超限顯著，主要是由于采空區(qū)該范圍為窒息帶，瓦斯涌出量大，瓦斯?jié)舛雀?，一氧化碳濃度呈平穩(wěn)趨勢（0.015%～0.02%）。這時(shí)對(duì)該區(qū)域范圍的瓦斯進(jìn)行抽放，可以有效截?cái)嗖煽諈^(qū)瓦斯向工作面涌出，減少采空區(qū)瓦斯涌出量，對(duì)治理工作面上隅角瓦斯超限和積聚具有顯著的效果。而且能夠平衡好采空區(qū)瓦斯抽采與防滅火之間的重要關(guān)系。

八、技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

（一）工作面安全狀況

從圖中可以直觀看出西一采區(qū)13#綜放面采空區(qū)瓦斯抽采效果，當(dāng)采用深埋管技術(shù)后，工作面瓦斯涌出量、回風(fēng)瓦斯?jié)舛扔休^明顯下降，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.5%以下?；颈ＷC了瓦斯不超限。保證了工作面安全生產(chǎn)。

（二）技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析

采空區(qū)深埋管瓦斯抽采技術(shù)的研究，在方向上是正確的，技術(shù)上是可行的，經(jīng)濟(jì)上是合理的。以西一采區(qū)13#綜放面進(jìn)行的深埋管抽采采空區(qū)瓦斯為例，該綜放面于2019年3月生產(chǎn)，歷時(shí)10個(gè)月的時(shí)間。利用地面永久抽采系統(tǒng)共抽采瓦斯365萬米3，利用瓦斯發(fā)電量1020萬度。在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高了瓦斯抽采率和利用率，減少了瓦斯因排空浪費(fèi)而造成對(duì)空氣的污染。

九、結(jié)束語

采空區(qū)深埋管技術(shù)進(jìn)行瓦斯抽采，可防止采空區(qū)瓦斯的積聚，減少采空區(qū)瓦斯涌出量，消除瓦斯對(duì)工作面安全生產(chǎn)的威脅。實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采自動(dòng)控制，平衡好采空區(qū)瓦斯抽采與防治自然發(fā)火的關(guān)系，對(duì)保證煤礦安全生產(chǎn)有重要意義。由于消除了瓦斯和煤炭自然發(fā)火對(duì)工作面安全生產(chǎn)的威脅，因而極大地促進(jìn)了煤炭生產(chǎn)，同時(shí)也為廣大礦工創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境，不僅經(jīng)濟(jì)效益可觀，而且取得了良好的社會(huì)效益。

作者簡介：

趙俊峰，本科學(xué)歷，遼寧工程技術(shù)大學(xué)采礦工程專業(yè)，采礦高級(jí)工程師，注冊安全工程師，現(xiàn)任沈陽焦煤股份有限公司蒲河煤礦安監(jiān)處長，從事礦山生產(chǎn)技術(shù)、安全管理、采礦工程、一通三防等工作。