薄煤層沿空留巷治理上隅角瓦斯技術(shù)應(yīng)用

王少華

摘 要：1918工作面回采后對1918運(yùn)輸巷進(jìn)行留巷，留巷過程中由于工作面采空區(qū)漏風(fēng)導(dǎo)致回風(fēng)隅角瓦斯超限，不利于安全生產(chǎn)，為解決隅角瓦斯問題，結(jié)合現(xiàn)場分析，排除鄰近層瓦斯涌出影響后，確定瓦斯來源為采空區(qū)漏風(fēng)引起，我礦決定采用風(fēng)壓調(diào)節(jié)法、掛簾堵漏法、噴涂堵漏法三種方法相結(jié)合的方式治理采空區(qū)漏風(fēng)，消除了上隅角瓦斯積聚及瓦斯超限事故，改善工作環(huán)境，消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：沿空留巷；防漏風(fēng)；綜合治理；隅角瓦斯

中圖分類號：TD263 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

沿空留巷技術(shù)取消了區(qū)段隔離煤柱，提高資源回收率，減少萬噸掘進(jìn)率的同時(shí)，采空區(qū)漏風(fēng)成為瓦斯管理的難題，集合礦井實(shí)際條件，在對比不同方案后，采用降低工作面兩巷風(fēng)壓，同時(shí)沿采空區(qū)一側(cè)吊掛風(fēng)帳和發(fā)泡材料噴涂聯(lián)合使用，效果良好，降低了瓦斯?jié)舛?，保證了安全生產(chǎn)。

1 工作面概況

顯德汪礦核定生產(chǎn)能力為180萬t/年，為低瓦斯礦井，礦井共分為4個(gè)采區(qū)，1918工作面位于九采區(qū)東翼，埋深386 m～～551 m，傾角為4.5°～22°，平均17°，煤層平均厚度為1.35 m。老頂為細(xì)砂巖，較堅(jiān)硬，層理發(fā)育，直接頂為粉砂巖，泥質(zhì)膠結(jié)，質(zhì)軟，地壓較大。

依據(jù)1912等工作面礦壓觀測資料，本煤層直接頂為Ⅱ級2類，初次來壓步距25～30 m，周期來壓步距6 m～10 m。兩巷超前影響帶80 m～100 m。

1918工作面為1#煤層，瓦斯含量為3.41 m3/t，上方無煤層，2#煤層位于1#煤層下方20 m～30 m，受緊鄰層瓦斯涌出影響較小，無煤塵爆炸性，自燃傾向性等級為Ⅲ類，屬不易自燃煤層。

1918運(yùn)輸巷留巷支護(hù)采用靠幫單體柱強(qiáng)制切頂、錨壓雙層金屬網(wǎng)和加靠幫π型鋼阻隔冒落矸石形成隔離墻的總體支護(hù)方案。單體配金屬鉸接頂梁和十字鉸接頂梁（順巷布置）加強(qiáng)頂板支護(hù)，順巷打三排單體，采空幫采用1.0 m×6.0 m的金屬經(jīng)緯網(wǎng)和π型鋼腿護(hù)幫。在靠近采空側(cè)距中心線1.75 m處巷頂補(bǔ)打一排Φ22L2000 mm強(qiáng)力錨桿，錨桿間距700 mm，使用2.6 m錨梁，固定經(jīng)緯網(wǎng)。

2 瓦斯治理方案

2.1 工作面現(xiàn)狀

1918工作面通風(fēng)系統(tǒng)為九運(yùn)下山、九采行人下山、九軌石門（新鮮風(fēng)）經(jīng)1916運(yùn)料聯(lián)巷、1918運(yùn)料巷進(jìn)入1918工作面后，由1918運(yùn)輸巷經(jīng)專用回風(fēng)巷、東翼回風(fēng)巷，回風(fēng)由東風(fēng)井排出地面，工作面回采實(shí)際配風(fēng)量為700 m3/min。1918工作面及留巷通風(fēng)系統(tǒng)如圖1所示。

1918運(yùn)輸巷全巷沿空留巷，1918運(yùn)輸巷沿空留巷為19110設(shè)計(jì)工作面的運(yùn)輸巷，梯形斷面，規(guī)格為4.2 m×2.2 m（寬×下幫高），1918工作面回采時(shí)，1918沿空留巷段采用局部扇風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，局扇安裝在九采區(qū)運(yùn)輸下山處，經(jīng)1918運(yùn)輸巷（風(fēng)筒）進(jìn)入1918沿空留巷段，回風(fēng)由1918運(yùn)輸巷經(jīng)九采專用回風(fēng)巷進(jìn)入東翼回風(fēng)巷，由東風(fēng)井排放至地面。局扇配風(fēng)量為280 m3/min，可滿足需要。

2.2 技術(shù)分析及治理方案

在留巷過程中，留巷回風(fēng)處因受采空區(qū)漏風(fēng)影響，瓦斯?jié)舛瘸３Ｌ幱?.9 %左右，存在安全隱患。為了降低沿空留巷瓦斯?jié)舛龋紫葘?918工作面及沿空留巷阻力、工作面風(fēng)量、采空區(qū)漏風(fēng)量、瓦斯來源進(jìn)行分析。

經(jīng)實(shí)際測量，采空區(qū)漏風(fēng)的影響1918留巷漏風(fēng)約191 m3/min，漏風(fēng)率約為27 %，約增加1.0 m3/min絕對瓦斯涌出量，占工作面瓦斯涌出量的33 %，由此可見，防治采空區(qū)向留巷漏風(fēng)成為瓦斯治理的關(guān)鍵。

根據(jù)煤礦安全規(guī)程第一百五十三條，無煤柱開采沿空送巷和沿空留巷時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取防止從巷道的兩幫和頂部向采空區(qū)漏風(fēng)的措施要求，結(jié)合礦井實(shí)際情況，采用單一方法治理采空區(qū)漏風(fēng)的方法效果較差，經(jīng)過不斷實(shí)踐最終確定同時(shí)采用3種方法分別解決存在的問題。即“風(fēng)壓調(diào)節(jié)+掛簾堵漏法+噴涂堵漏法”解決采空區(qū)漏風(fēng)的綜合方案。即首先通過調(diào)整風(fēng)量來降低兩巷壓力差，減少向采空區(qū)漏風(fēng)，其次將留巷的巷幫和頂板分別采用掛簾和噴涂2種方式進(jìn)行堵漏，達(dá)到減少漏風(fēng)的目的。

3 方案實(shí)施

3.1 風(fēng)壓調(diào)節(jié)

風(fēng)壓調(diào)節(jié)法是通過調(diào)整井下通風(fēng)設(shè)施及通風(fēng)設(shè)備改變巷道內(nèi)空氣流量，從而達(dá)到改變壓力的目的，通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整是防止采空區(qū)漏風(fēng)的一種重要手段。

運(yùn)用皮托管結(jié)合傾斜壓差計(jì)、干濕溫度計(jì)、測量兩巷的靜壓、速壓、空氣密度，實(shí)際計(jì)算出兩巷阻力，通過計(jì)算1918兩巷壓差約為280.3 Pa。

為了探索風(fēng)壓和采空區(qū)漏風(fēng)范圍的規(guī)律，在風(fēng)壓測量風(fēng)壓的同時(shí)，對漏風(fēng)范圍進(jìn)行測定，采用示蹤氣體（SF6）檢測采空區(qū)漏風(fēng)區(qū)域，在1918運(yùn)料巷隅角釋放示蹤氣體，同時(shí)在1918留巷內(nèi)使用報(bào)警儀監(jiān)測該氣體，將檢測出氣體成分距離巷道口最遠(yuǎn)的位置確定為最大影響范圍，經(jīng)測量，最大漏風(fēng)影響范圍約為支架后方48 m區(qū)域。

在測定采空區(qū)漏風(fēng)影響范圍后，滿足工作面風(fēng)量需求的情況下調(diào)整工作面風(fēng)量，通過降低工作面風(fēng)量從而減少工作面與留巷的壓力差，達(dá)到減少漏風(fēng)的目的，顧將1918工作面風(fēng)量降低至540 m3/min左右，沿空留巷風(fēng)量增加至240 m3/min以上。

3.2 掛簾堵漏

沿采空區(qū)一幫滯后工作面100 m開始吊掛風(fēng)簾，采用具有不透氣、抗靜電、不延燃的風(fēng)筒材料制作風(fēng)簾，根據(jù)巷道將風(fēng)簾制作成長寬為10 m×2.6 m。吊掛時(shí)木板壓緊風(fēng)簾固定在留巷頂板，使其自然下垂至底板巷，風(fēng)簾與巷道底板搭接0.3 m以上，在用鋼帶壓實(shí)，風(fēng)簾順風(fēng)流方向依次搭接吊掛，接縫寬度不小于0.1 m，接縫處用黏結(jié)劑，吊掛前清理四周巷壁的突出物、矸石及鐵絲、鋼帶等。風(fēng)簾形成后，每天檢修班進(jìn)行維護(hù)，風(fēng)簾與巷幫接觸不實(shí)、風(fēng)簾有破損時(shí)及時(shí)修補(bǔ)，確保風(fēng)簾起到防護(hù)作用。

3.3 噴涂堵漏

由于受采動(dòng)影響，留巷頂板破碎，采空區(qū)瓦斯除沿巷幫一側(cè)涌出外，部分瓦斯在風(fēng)壓的作用下由巷道頂板的裂隙向巷道涌出，而采用吊掛風(fēng)簾的方法對頂板裂隙瓦斯涌出很難控制，為了減少頂板裂隙瓦斯涌出，結(jié)合礦井實(shí)際條件，采取發(fā)泡材料噴涂的方法進(jìn)行堵漏，我礦選用聚氨酯材料對巷道頂板及裂隙進(jìn)行噴涂。

選用的聚氨酯材料發(fā)泡率在30倍～50倍，發(fā)泡時(shí)間為2 min～5 min，與矸石黏結(jié)能力強(qiáng)，其發(fā)泡可鉆入墻體縫隙，密封性能好，且具有一定的彈性變形能力，同時(shí)對巷道頂板有一定的黏結(jié)作用。配備設(shè)備僅有專用噴射槍，操作簡單，混合的物料在噴槍口形成細(xì)霧狀液滴，均勻地噴射到頂板縫隙，噴射平均厚度為10 m～15 mm，充填頂板裂隙后，在巷道頂板形成一層200 mm左右的保護(hù)層。由于采動(dòng)影響巷道壓力逐漸顯現(xiàn)，然后逐步達(dá)到穩(wěn)定，根據(jù)現(xiàn)場測試，噴涂在巷道不穩(wěn)定頂板后，由于巷道再次來壓噴涂層會(huì)再次發(fā)生破裂，很難形成防整體護(hù)層，效果不佳，根據(jù)現(xiàn)場觀測巷道變形情況，工作面推進(jìn)15 m，待頂板較穩(wěn)定后進(jìn)行噴涂效果最好。

4 治理效果

1918留巷采用3種方法降低采空區(qū)向留巷空間漏風(fēng)，通過采取綜合防漏風(fēng)措施后，經(jīng)連續(xù)1個(gè)月的連續(xù)觀察，通過對比治理前后瓦斯對比表1，綜合治理后工作面絕對瓦斯涌出量為3.08 m3/min，瓦斯?jié)舛葹?.55 %；留巷迎頭瓦斯?jié)舛葹?.02 %，隅角處風(fēng)量為347 m3/min，沿空留巷瓦斯?jié)舛葹?.48 %，留巷涌出瓦斯減少了約1.52 m3/min，1918留巷回風(fēng)流瓦斯由0.86 %下降至0.48 %，見回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛茸兓厔輰Ρ葓D2。

漏風(fēng)范圍由之前的48 m降低至33 m，工作面兩巷的壓力差下降了111.5 Pa。工作面及留巷風(fēng)量及瓦斯?jié)舛染鶟M足要求，應(yīng)用效果明顯，如圖2所示。

5 結(jié)語

綜合治理防治采空區(qū)瓦斯向沿空留巷涌出，通過1918工作面近1個(gè)月實(shí)踐應(yīng)用，解決了回風(fēng)隅角瓦斯問題，改善了工作環(huán)境，在不增加生產(chǎn)設(shè)備的情況下，有效地降低了采空區(qū)的瓦斯涌出，杜絕了生產(chǎn)過程中的瓦斯事故，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]李志鋒.無煤柱開采沿空留巷防止漏風(fēng)地點(diǎn)安全技術(shù)措施[J].采礦安全，2007（5）：48.