寺河礦二號(hào)井9號(hào)煤“U”型通風(fēng)綜采工作面瓦斯綜合治理技術(shù)

梁 謙

（晉城煤業(yè)集團(tuán) 寺河礦，山西 晉城 048019）

寺河礦二號(hào)井目前開(kāi)采9號(hào)煤，一直采用 “U”型通風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合鄰近層頂板高位鉆孔抽放瓦斯方式，但是隨著礦井生產(chǎn)向西推進(jìn)，9號(hào)煤層工作面已進(jìn)入寺河礦3號(hào)煤層已采區(qū)下部，出現(xiàn)了鄰近層、采空區(qū)、本煤層瓦斯大量涌出，9號(hào)煤采面瓦斯涌出總量急劇升高，上隅角和回風(fēng)巷瓦斯時(shí)常超限，嚴(yán)重制約了礦井的安全生產(chǎn)。

1 94310綜采工作面的概況

94310工作面位于礦井的九四盤(pán)區(qū)，工作面標(biāo)高497～528m，垂深920～1072 m，走向長(zhǎng) 1 600 m，傾斜長(zhǎng)172.5 m，煤層厚度1.3～1.7 m，平均1.5 m；采用一次采全高綜合機(jī)械化采煤工藝，通風(fēng)系統(tǒng)為“U”型。上部3號(hào)煤為寺河礦2303、2304采煤工作面（已回采）。工作面回采期間平均絕對(duì)瓦斯涌出量32 m3/min，最高可達(dá)40 m3/min，配風(fēng)量 1800m3/min。

2 94310綜采工作面的瓦斯涌出源測(cè)定及分析

綜采工作面瓦斯涌出源主要包括：工作面落煤、煤壁、采空區(qū)瓦斯涌出。其中，采空區(qū)瓦斯又分本煤層和鄰近層瓦斯涌出。經(jīng)對(duì)94310綜采工作面瓦斯涌出源測(cè)定（如表1所示），工作面采空區(qū)、工作面落煤、煤壁瓦斯涌出量分別占工作面總瓦斯瓦斯涌出量的67.7%、15.9%和16.4%。該工作面的瓦斯主要源是采空區(qū)。

表1 94310綜采工作面瓦斯涌出數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表

3 94310綜采工作面的瓦斯綜合治理方案

3.1 鄰近層頂板高位鉆孔抽放技術(shù)

通過(guò)頂板走向鉆孔探測(cè)，確定94310綜采工作面裂隙帶距離頂板高度為20m，并滯后工作面25m左右，單個(gè)鉆孔影響半徑3m，鉆孔與巷道夾角10～14°，鉆孔與頂板的仰角13～20°，每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置10個(gè)抽放鉆孔：長(zhǎng)鉆孔5個(gè)，鉆孔長(zhǎng)度90 m，短鉆孔5個(gè)，鉆孔長(zhǎng)度60 m，鉆孔孔徑φ113mm，鉆孔接替（壓茬）長(zhǎng)度35m。

圖1 94310綜采工作面鄰近層頂板高位鉆孔示意圖

抽放鉆場(chǎng)布置在回風(fēng)順槽，第一個(gè)鉆場(chǎng)距離工作面長(zhǎng)度80 m，其余鉆場(chǎng)間距50 m，鉆孔封孔采用水泥漿，封孔長(zhǎng)度4.5 m，封孔管徑90 mm。抽放管路采用管徑φ355 mm×16.9 mm的聚乙烯管，快速接頭連接。見(jiàn)圖1。抽放效果：抽放濃度38%，抽放純量16～18m3/min。

3.2 采空區(qū)埋管抽放技術(shù)

采空區(qū)埋管抽放：一方面用來(lái)治理本煤層采空區(qū)瓦斯；另一方面是當(dāng)鄰近層抽放不到位時(shí)，對(duì)鄰近層遺漏至本煤層采空區(qū)的瓦斯進(jìn)行補(bǔ)充抽放，特別是在鄰近層抽放鉆場(chǎng)接替期間，采空區(qū)埋管抽放效果發(fā)揮效果最佳。

圖2 94310綜采工作面采空區(qū)埋管抽放示意圖

見(jiàn)圖2。根據(jù)94310綜采工作面采空區(qū)埋管管路服務(wù)的范圍和所擔(dān)負(fù)輸送抽排量的大小，算得采空區(qū)埋管管路管徑D280 mm×16.6 mm，布置長(zhǎng)度1 600 m，抽放管路平放在巷道底板上，抽放三通規(guī)格與采空區(qū)埋管管路相同，每間隔13.5 m安設(shè)一個(gè)抽放三通（每間隔四根抽放管安設(shè)一個(gè)三通），安設(shè)位置應(yīng)在鄰近層抽放鉆場(chǎng)接替區(qū)域內(nèi)（超前靠工作面最近抽放鉆場(chǎng)10 m處），抽放三通口方向朝上，盡量靠巷道頂部，距頂板不超過(guò)300 mm，抽放三通口平鋪塑料網(wǎng)，防止煤渣及矸石落入管內(nèi)，除在用的抽放三通外，其余抽放三通要安裝堵頭。抽放三通的使用及接替，當(dāng)工作面推進(jìn)至末排柱靠近抽放三通時(shí)，打開(kāi)抽放三通正上方的堵頭，在抽放三通位置設(shè)置木垛，規(guī)格1.2m×1.2m，當(dāng)末排柱靠近第二個(gè)抽放三通時(shí)，斷開(kāi)第二個(gè)抽放三通與采空區(qū)管路連接，并在抽放管路斷開(kāi)處安裝堵頭，同時(shí)打開(kāi)三通正上方的堵頭，并在抽放三通位置設(shè)置木垛，依此類(lèi)推進(jìn)行埋管抽排。抽放效果：抽放濃度6%，抽放純量4m3/min。

3.3 本煤層抽放技術(shù)

94310綜采工作面施工本煤層順層抽放鉆孔，根據(jù)工作面傾斜長(zhǎng)度172.5 m，鉆孔終孔位置距離對(duì)面巷道垂距不大于20m的規(guī)定，確定鉆孔長(zhǎng)度153 m。根據(jù)抽放影響半徑3 m，確定鉆孔間距3m，抽放鉆孔孔徑選用94mm，鉆孔封孔采用水泥漿，封孔長(zhǎng)度4.5 m，封孔管徑90 mm。經(jīng)對(duì)本煤層及鄰近層抽放量進(jìn)行計(jì)算，確定本煤層抽放與鄰近層抽放共用一趟管路，管徑D355 mm×16.9mm的聚乙烯管，快速接頭連接，見(jiàn)圖3。抽放效果：抽放濃度9%，抽放純量3.5m3/min。

圖3 94310綜采工作面本煤層抽采示意圖

表2 94310瓦斯綜合抽放技術(shù)抽放效果表

4 94310綜采工作面的瓦斯綜合治理效果

采用上述鄰近層頂板高位鉆孔抽放、采空區(qū)埋管抽放、本煤層順層抽放的綜合瓦斯抽放技術(shù)，其效果如表2所示。由表2知，瓦斯綜合治理后，收到了良好效果，工作面平均瓦斯抽放率達(dá)到78.23%，當(dāng)工作面日均推進(jìn)4～6m時(shí)，回風(fēng)巷及上隅角瓦斯?jié)舛染?.30%～0.60%，未發(fā)生瓦斯超限事故，解決了上隅角和回風(fēng)巷瓦斯超限問(wèn)題，確保了9號(hào)煤“U”型通風(fēng)系統(tǒng)綜采工作面的安全生產(chǎn)。

[1]賈寶財(cái)，劉振宇.U型通風(fēng)方式采煤工作面上隅角瓦斯處理方法[J].煤炭技術(shù),2008,27(5):88-89.

[2]魏國(guó)山，曹士瀅，朱亞彪.“U”型通風(fēng)采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤礦安全,2011(11):34-35.

[3]陳長(zhǎng)春.綜放工作面高位裂隙鉆孔瓦斯抽放技術(shù)實(shí)踐[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2012,39(4):63-64.