沿空留巷Y 型通風采面瓦斯綜合治理方法研究

高軍軍

（山西汾西礦業(yè)集團南關煤業(yè)有限責任公司，山西 靈石 031300）

引言

煤礦開采經驗表明，在煤礦開采期間，采用Y 型通風方式，能夠提高煤礦開采作業(yè)時的安全性。采用沿空留巷Y 型通風時，為了確保其作用能夠得到合理發(fā)揮，避免由于瓦斯?jié)舛冗^高而引發(fā)事故，要加強對瓦斯治理的探討。

1 采煤工作面出現(xiàn)瓦斯的原因

采煤工作面出現(xiàn)瓦斯的原因主要來自三個方面：采落煤、采空區(qū)、煤壁，在三項原因中，采落煤和煤壁是主要原因。隨著煤礦開采時間的不斷推移，出現(xiàn)瓦斯的強度會不斷減小，造成這一現(xiàn)象的主要原因就是對落煤技術的應用。在煤礦開采期間，會對礦山形成壓力，這將會導致巖壁出現(xiàn)大量裂隙，瓦斯會順著這些裂隙泄露，同時，因為采用的采煤技術不合理，煤層自身存在的裂隙也會使作業(yè)面出現(xiàn)發(fā)生瓦斯溢出問題。采空區(qū)去瓦斯可以被換分為圍巖和停留從采空區(qū)形成瓦斯，這就導致多數(shù)工作面都與回風隅角相臨近[1]。而采煤工作面在煤礦開采作業(yè)的初期節(jié)段就產瓦斯的原因在于采煤作業(yè)面開采方向煤壁和采落煤，在煤礦開采期間，隨著開采作業(yè)開展，在采煤現(xiàn)場將會形成風流場，對于采空區(qū)來說，采空區(qū)內的瓦斯會發(fā)生流動，瓦斯的流動方向對瓦斯的治理也會造成一定影響，從大量的煤礦開采經驗來看，采空區(qū)瓦斯流通方向，如圖1 所示。

圖1 采空區(qū)瓦斯流動方向示意圖

2 工程概況

某煤礦為高瓦斯礦井，4516 作業(yè)面位于4#煤層五采區(qū)，4#煤層厚度在3.81 m～7.22 m 之間，煤層為不易自然煤層，煤層頂板出的巖層以泥巖和粉砂巖為主，底板巖層則以砂質泥巖和泥巖為主。4516 工作面采用沿空留巷工藝，開切眼長度約為184 m，回采順槽長度約為1 642 m，采煤作業(yè)開展采取綜合機械法，在通風上采取的為Y 型通風。

3 瓦斯治理技術

依據(jù)4516 工作面瓦斯賦予存情況，對煤礦具體情況進行分析可以斷定，工作面回采期間，涌出瓦斯涌出主要來自采空區(qū)涌出瓦斯和工作面煤體瓦斯涌出。由于瓦斯?jié)舛冗^高不僅會對開采人員的身體健康造成危害，甚至會引起爆炸，危害巨大，為了確保煤礦開采作業(yè)安全，必須要做好瓦斯治理工作。在對工作面情況進行全面分析基礎上，最終確定采取下列措施對4516 工作面瓦斯進行治理。

3.1 本煤層瓦斯抽采

工作面回采作業(yè)具體開展前，要開展本煤層瓦斯抽采，具體抽采時，采用順層方式開展鉆孔作業(yè)，在回風與進風順槽內布置鉆孔，鉆孔直徑大小為7.6 cm，長度為72 m，對于作業(yè)現(xiàn)場的順豐槽和進風槽在具體布置上都必須要保持垂直，不得出現(xiàn)傾斜，開孔與巷道底板之間距離要保持1.6 m，抽采鉆孔間距需為3 m，進行封孔作業(yè)時，采取“兩堵一注”方式對封口進行注漿，完成封口作業(yè)之后，與高負壓抽采管路進行連接，完成相應抽采工作[2]。

3.2 高位鉆孔抽采瓦斯

布置頂板高位鉆孔時，在軌道巷內進行高位鉆孔布設，在具體布置時要全面分析4516 工作面，在此基礎上，設置頂板高位鉆孔的各項參數(shù)，將頂板高位鉆孔都布置在軌道巷一側，高位鉆場間的距離為38 m，在每個鉆場內設置了10 個抽采鉆孔，以扇形型狀布置各個鉆孔，鉆孔直徑為9.2 cm，鉆孔深度在122 m～126 m 之間，鉆孔終孔與煤層頂板之間的距離在13 m～26 m 之間，鉆孔布置的各項參數(shù)情況，如表1 所示。

表1 高位鉆孔布置參數(shù)

針對頂板高位鉆孔在封堵上采取分段式，為了確保封口效果能夠滿足需求，封口長度為12.5 m，完成風口作業(yè)后，與高負壓抽采管路進行連接。

3.3 柔模墻體預埋管抽采

隨著煤礦工作面回采作業(yè)的開展，煤礦區(qū)域內的頂板圍巖將會不斷發(fā)生垮落問題，這一項的發(fā)生將會在煤礦區(qū)域內形成覆巖三帶，相關工作人員通過對冒落帶情況進行觀察可以發(fā)現(xiàn)，整個巖體呈現(xiàn)出了不規(guī)則垮落，而且松散系數(shù)角度較大，這也就導致采空區(qū)內瓦斯會受風流作用影響，進入到工作面區(qū)域內，導致工作面瓦斯出現(xiàn)超限現(xiàn)象，這不僅會導致人員窒息，甚至會引起爆炸，危害巨大[3]。沿空留巷柔模插管開采抽作業(yè)時，為了提高抽采效果，應當盡量將作業(yè)開展時采用的抽采管路都布置在冒闊帶中部區(qū)域，確保抽采效果能夠達到預期。布置形式如下：每個柔模墻體內都要預埋兩根抽放管路，長度為1.95 m，直徑為16.2 cm，同時，在低負壓瓦斯抽采管之路上每間隔19.5 m 安裝三通，為了保證連接穩(wěn)定、合理，采用鋼絲骨架軟管連接支管[4]。與此同時，為了降低回風流瓦斯?jié)舛?，工作人員要利用化學噴涂材料快速封堵沿空留巷墻體之間的空隙，在封堵作業(yè)開展時，工作人員要對封堵情況進行全面查看，封堵效果必要達到預期，如果封堵未達到預期，必須要及時反攻，直到封堵到要求標準為止。沿空留巷柔模墻體上采用了6 臺瓦斯稀釋器，通過對其進行應用，實現(xiàn)對采空區(qū)和擋矸架處風流死角的抽放[5]。緊跟稀釋器在采空區(qū)柔模埋管，實現(xiàn)對瓦斯的抽放，而且縮小了采空區(qū)抽采范圍，加大了擋矸架后區(qū)域瓦斯的抽放，更好完成瓦斯抽放。

4 4516 工作面瓦斯治理效果

在4516 工作面回采作開采期間，相關工作人員持續(xù)監(jiān)測4516 工作面、回風巷、上隅角內瓦斯的具體的實際含量，選取了2019 年9 月27 日—2019 年11月27 日期間內10 日工作面、回風巷、上隅角內瓦斯?jié)舛惹闆r進行統(tǒng)計，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 工作面、回風巷、上隅角內瓦斯?jié)舛惹闆r %

通過表2 中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在4516 工作面回采期間，工作面瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.63%，而上隅角瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.62%，回風巷內瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?.58%。整個回采期間，工作面瓦斯?jié)舛榷疾⑽闯^0.65%，并未發(fā)生瓦斯超限情況，這為工作面安全回采作業(yè)提供了強有力的支持，避免了煤礦開采作業(yè)時，安全事故的發(fā)生。

5 結語

依據(jù)4516 工作面區(qū)域煤體瓦斯賦存情況，在全面結合沿空留巷Y 型通風特點基礎上，對瓦斯抽采方式進行了確定，在充分分析工作面情況基礎上，對各項抽采措施的具體參數(shù)進行適當設計。在4516 工作面中采用制定的抽采方案之后，在作業(yè)面回采工作開展期間，工作面、回風巷、上隅角內瓦斯?jié)舛仁冀K都在0.65%以下，確保了煤礦開采作業(yè)時的安全性。