綜采工作面瓦斯治理技術(shù)應(yīng)用

孟占波

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)地煤大同有限公司，山西 大同 037000）

1 2618工作面概述

晉能控股煤業(yè)集團(tuán)地煤大同有限公司青磁窯礦2618 工作面位于二水平406 采區(qū)，東部為實(shí)體煤，靠近井田東部煤層露頭線；南部為實(shí)體煤及402 盤區(qū)大巷；西部為已設(shè)計(jì)的2618 順槽；北部為406 盤區(qū)大巷。

2618 工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為1 700 m，傾向長(zhǎng)度為185 m，工作面回采煤層為侏羅紀(jì)中統(tǒng)大同組中部的11 號(hào)煤層，煤層平均厚度為3.2 m，平均傾角為3°，煤層頂?shù)装鍘r性如表1 所示。

表1 2618 工作面11 號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性匯總表

2618 工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝，截至目前工作面已回采460 m。工作面在前期回采中由于受回采工藝、地質(zhì)條件以及瓦斯管理水平等影響，導(dǎo)致工作面前期回采過程中落煤點(diǎn)、上隅角以及回風(fēng)流中出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，制約著工作面安全高效回采。

2 工作面瓦斯綜合治理技術(shù)

為了保證工作面后期回采安全，降低工作面瓦斯?jié)舛?，決定對(duì)工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位鉆孔抽采”等綜合瓦斯治理技術(shù)。

2.1 泵站瓦斯抽采

2618 工作面采用移動(dòng)式泵站進(jìn)行工作面瓦斯抽采，在泵站內(nèi)部安裝相應(yīng)配套的安全裝置，通過井下安裝的軌道可實(shí)現(xiàn)自由移動(dòng)。在安裝過程中只需在瓦斯抽采硐室內(nèi)安裝軌道，將泵站移動(dòng)至硐室內(nèi)，然后采用道木將泵站墊起，并采用地錨進(jìn)行固定即可[1-3]。

根據(jù)井下406 采區(qū)開采現(xiàn)狀，決定在盤區(qū)輔運(yùn)巷與盤區(qū)回風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)安裝移動(dòng)泵站，安裝前將硐室內(nèi)底板進(jìn)行硬化，同時(shí)在聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)安裝調(diào)節(jié)風(fēng)門，形成穩(wěn)定通風(fēng)系統(tǒng)。

2.2 上隅角埋管

為了防止工作面上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象，決定通過采用在上隅角埋管的方式來進(jìn)行瓦斯抽采[4]，具體實(shí)施方案如下：

1）首先在回風(fēng)順槽內(nèi)鋪設(shè)瓦斯抽采主管路，采用無縫鋼管作為抽采管，每節(jié)鋼管長(zhǎng)度為6.0 m，直徑為400 mm，相鄰兩節(jié)鋼管間采用法蘭盤連接；無縫鋼管安裝至距上隅角20 m 處后停止安裝。

2）在主管路端頭安裝2 根蛇形抽采軟管，每根抽采軟管長(zhǎng)度為5.0 m，第一次安裝時(shí)，兩根抽采軟管分別延伸至采空區(qū)內(nèi)10 m、5.0 m 處，在抽采主管與蛇形軟管之間安裝閥門，如圖1 所示。

圖1 2618 工作面上隅角埋管示意圖（mm）

3）抽采管路安裝好后，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行瓦斯抽采，當(dāng)工作面向前推進(jìn)5.0 m 時(shí)，第一根瓦斯抽采管路起到主要作用；當(dāng)回采10 m 后，第二根管路起到作用，兩根蛇形管交替進(jìn)行瓦斯抽采；當(dāng)工作面往前回采10 m 后及時(shí)將采空區(qū)深部管路甩開，并及時(shí)接入新的瓦斯抽采軟管。

2.3 高位鉆孔瓦斯抽采

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，工作面頂板在回采過程中出現(xiàn)裂隙帶，裂隙帶高度一般為采高的5～8 倍，2618 工作面采高為3.5 m，可計(jì)算出裂隙帶高度為17.5～28 m；而裂隙帶是瓦斯富集區(qū)，所以決定在工作面回采過程中布置高位鉆孔來進(jìn)行瓦斯抽采[5]。

1）首先在工作面回風(fēng)順槽側(cè)煤壁布置高位瓦斯抽采鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)長(zhǎng)度為4.0 m，深度為3.0 m，鉆場(chǎng)高度為3.5 m，鉆場(chǎng)內(nèi)采用錨桿（索）、鋼帶、金屬網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。

2）鉆場(chǎng)布置間距為200 m，鉆場(chǎng)布置完成后，在鉆場(chǎng)內(nèi)布置1 排高位鉆孔，每排布置4 個(gè)鉆孔，且鉆孔間距為1.2 m，鉆孔開孔位置距頂板間距為1.5 m，鉆孔深度為100 m，鉆孔直徑為75 mm，鉆孔仰角為20°。最后將鉆孔終孔位置布置于頂板往上30 m 處，如圖2 所示。

圖2 2618 工作面高位鉆孔布置示意圖（未標(biāo)單位為mm）

3）高位瓦斯抽采鉆孔布置完后，在鉆孔內(nèi)安裝瓦斯抽采花管，并對(duì)孔口處進(jìn)行封孔處理，將抽采花管與回風(fēng)順槽內(nèi)主抽采管路連接，并進(jìn)行瓦斯抽采，當(dāng)工作面回采至距鉆場(chǎng)5.0 m 處時(shí)，鉆場(chǎng)停止瓦斯抽采，進(jìn)而進(jìn)行下一個(gè)鉆場(chǎng)瓦斯抽采。

3 實(shí)際應(yīng)用效果分析

截至2020 年12 月，2618 工作面已回采結(jié)束，工作面在后期回采過程中采取了綜合瓦斯治理技術(shù)后，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用效果來看，工作面在后期回采過程中落煤點(diǎn)瓦斯?jié)舛龋w積分?jǐn)?shù)，全文同）控制在0.7%以下，上隅角處瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.4%以下，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.2%以下，未出現(xiàn)1 起因工作面、上隅角或回風(fēng)流中瓦斯超限造成工作面斷電現(xiàn)象，有效保證了工作面安全高效回采。

4 結(jié)論

青磁窯礦2618 工作面在后期回采過程中，通過對(duì)工作面采取“泵站瓦斯抽采+上隅角埋管+高位鉆孔抽采”聯(lián)合瓦斯治理技術(shù)后，取得了顯著應(yīng)用成效：

1）采用移動(dòng)泵站進(jìn)行工作面煤層瓦斯抽采時(shí)，瓦斯抽采靈活性大，受工作面回采影響小，隨時(shí)可對(duì)工作面進(jìn)行瓦斯抽采，抽采效果好，實(shí)用性強(qiáng)。

2）采用上隅角埋管后，可及時(shí)對(duì)上隅角及采空區(qū)內(nèi)有害氣體進(jìn)行抽采，杜絕上隅角瓦斯超限以及因采空區(qū)有害氣體向工作面涌出現(xiàn)象。

3）通過布置高位鉆孔對(duì)工作面裂隙帶瓦斯進(jìn)行預(yù)抽后，解決了裂隙帶瓦斯向采空區(qū)以及工作面涌出現(xiàn)象，控制了采空區(qū)瓦斯超限現(xiàn)象。