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采煤工作面上隅角瓦斯治理技术薛景明（汾西矿业集团 曙光煤矿，山西 介休032000）摘要：根据采煤工作面实际瓦斯涌出特征及瓦斯治理情况，分析总结了采煤工作面上隅角瓦斯治理技术的合理选择与运用。关键词：采煤工作面；上隅角；瓦斯治理；瓦斯抽放中图分类号：TD712 文献标志码：B 文章编号：1003-496X（2011）02-0027-031 矿井概况矿井采用斜-立井混合开拓方式，开采1#、2#、3#煤层，其中：1#、3#煤层为局部可采煤层（目前揭露的1#、3#煤层均不可采）， 2#煤层全区可采，为主采煤层，煤层平均厚度1.51m。开采煤层煤尘均具有爆炸危险性，均为类不易自燃煤层。矿井安装有一套KJ95N监控系统，矿井采用并列式通风方式、机械抽出式通风方法，现有进风井2个，即主斜井、副立井，回风立井1个。矿井现有1个采区，采区分东、西翼布置采煤工作面，采煤方法为综合机械化采煤、全部跨落法管理顶板。井下两条大巷（集中回风巷、集中皮带巷）进风，一条专用回风巷（集中回风巷）回风。2009年矿井瓦斯等级鉴定结果为：矿井绝对瓦斯涌出量8.46m3/min，相对瓦斯涌出量3.69m3/t，为低瓦斯矿井，按高瓦斯矿井管理。从逐年的瓦斯等级鉴定结果分析，矿井随着开采深度和开采规模不断增大，瓦斯涌出量呈逐年上升趋势。表1 曙光矿近年瓦斯等级鉴定汇总表年份瓦 斯二氧化碳等 级绝对涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/t）绝对涌出量（m3/min）相对涌出量（m3/t）20062.211.34.572.68低20072.51.1695.22.431低（高管）20084.952.525.122.39低（高管）20098.463.694.932.14低（高管）2010年，一采区西翼1206工作面瓦斯涌出量最大达10.41m3/min（含抽放瓦斯量），上隅角、回风流均有瓦斯超限报警记录。2 采煤工作面概况1206工作面西临东一采区的采区边界，南为未开采的1204工作面，东临集中轨道巷，北为未开采的1208工作面。工作面长度180米，走向长1970米，采高2.2米。瓦斯来源。 1206工作面瓦斯来源为本煤层2#煤层、上邻近层1#煤层和下邻近层3#煤层及构造裂隙带，区域性瓦斯增高。通风方式。工作面采用“U”型通风方式，材料巷进风，运输巷回风。瓦斯抽放系统。 工作面利用移动式抽放瓦斯系统进行抽放，配备两台2BEC40型水环式真空泵，一用一备，每台功率160KW、额定流量110m3/min，抽放管路选用200mm、300mm的钢骨架纤维增强树脂管。 3 工作面上隅角瓦斯治理技术3.1 抽放瓦斯 采用高位钻孔裂隙带抽放、并联回风巷密闭插管抽放的综合抽放方法，抽放的瓦斯排至集中回风巷。抽放瓦斯系统及抽放瓦斯钻孔布置如图1。（1）高位钻孔裂隙带抽放瓦斯。 在1206运输巷施工钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行抽采，钻孔在1206运输巷矩形钻场内施工，钻场布置间距80m，钻场宽4.0m，深5.0m，高4m，设在2#煤层中。由钻场向1206采空区裂隙带施工抽放钻孔，对采空区裂隙带进行抽放，以解决采煤过程中上隅角的瓦斯问题。为使开采层瓦斯得到有效的抽放，钻场内设6个钻孔，上、下两排各3个钻孔，钻孔沿走向扇形布置，封孔采用毛巾布或麻布卷缠聚氨脂的方法，钻孔技术参数如下：钻孔深度为100m；开孔使用113mm钻头扩孔8m后换94mm钻头，孔径94mm；根据煤层倾角变化，终孔高度控制在工作面采高的58倍（距煤层底板1020米）；终孔水平间距714米，抽放控制区域为回采工作面靠上隅角一侧采空区2035米范围。（2） 并联回风巷密闭插管抽放瓦斯。由于小断面并联回风巷不再复用，工作面每推过一个横贯，即将后部巷道予以封闭，并预埋抽放管路抽放瓦斯。1井字木剁 2采空区预埋瓦斯抽放管 3并联回风巷 4裂隙带瓦斯钻孔 5瓦斯抽放钻场 61206运巷瓦斯抽放管 71206运输巷 8集中轨道巷 9溜煤眼 10集中回风巷 11集中皮带巷 12临时瓦斯抽放泵站 13临时密闭141206材料巷 151206材巷瓦斯抽放管 16本煤层钻孔 17-落山图1 抽放瓦斯系统及抽放瓦斯钻孔布置示意图从1206两巷各铺设一趟抽放管路到集中回风巷内，采用200mm、300mm的钢骨架纤维增强树脂抽放管进入回风巷泵站位置，变头处安设闸阀，控制瓦斯抽放浓度及抽放负压，根据情况随时调节，每一个钻场附近要留有三通三个，三通和钻孔位置距离不超过2米，未使用的三通必须用挡板封堵，孔口及管路位置低洼处要安设负压自动放水器或人工放水器，钻孔采用聚乙稀（PVC）双抗管和高压弹簧管与管路连接。采用抽放措施后，回风巷风量1388m3/min；抽放混量（27m3/min），抽放单孔最高浓度53%，总排放浓度：522%。抽放前后工作面瓦斯浓度对比情况见表1。可以看出，抽放前后工作面瓦斯浓度有了明显降低。表1 抽放前后工作面瓦斯浓度对比瓦斯项目瓦斯浓度（%）排放瓦斯量（m3/min）工作面上隅角并联回风巷回风流风排量抽放量抽放前0.180.701.320.466.380.00抽放后0.130.180.340.243.333.053.2 改变工作面通风方式在1206采煤工作面施工与1206回风顺槽平行的小断面并联回风巷，间距（净煤柱）5米，高2.2米，宽2米，每隔30米施工一个横贯，与1206回风顺槽相通，形成了局部“一进两回”的通风系统，改变了工作上隅角通风流畅，彻底解决上隅角瓦斯积聚和超限问题。如图2所示。1井字木剁 2瓦斯传感器 3并联回风巷 41206运输巷 5集中轨道巷6溜煤眼 7集中回风巷 8集中皮带巷 91206材料巷 10落山图2 1206采煤工作面通风系统使用的并联回风巷采取以下措施严格管理：（1）并联回风巷内不得有任何电器设备以及其他非密闭材料，任何人不得进入，确实需要进入的要有通风区及调度室的签字，由当班瓦检员负责管理。（2）并联回风巷内风速不低于0.5m/s，每三天测风一次，根据测风结果进行风量调节，保持风流稳定。每班观测三次瓦斯和二氧化碳气体浓度，班班汇报并监护好通风设施。（3）并联回风巷出口处以里3m处设传感器T3，出口下风侧5m处安设瓦斯传感器T4，T3 T4瓦斯浓度0.8%报警 、1%断电、0.8%复电。每周测定一次CO浓度。（4）并联回风巷内通采空区侧每隔30m做一闭墙，厚不小于0.5m. 闭墙上方埋管，抽放采空区瓦斯。出口处要设置栅栏、警标，并严格执行“三断”。巷帮锚网断开不小与100mm。3.3 其它技术针对采煤工作面上隅角瓦斯超限的情况，通常的防治方法有4种，即：设置隅角临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风幛、安设专用抽出式风机。现分别进行分析：（1）设置隅角临时挡风帘。采用挡风帘后，隅角的CH4浓度会有所下降，但由于挡风帘的存在，使采煤机割煤、隅角附近支、回柱、上出口行人、运料受到很大的影响，往往出现挡风帘被破坏而失去作用的现象，导致隅角瓦斯浓度又很快升高到超限浓度以上。这样反复操作的结果，必然使隅角瓦斯浓度忽高忽低，极不稳定，形成了安全生产的一大隐患。同时，挡风帘的存在，增大了工作面的通风阻力，使工作面的风量降低。因此，这种防治方法可靠性较差，效果不理想，只能作为临时性的应急措施。当采面隅角出现较长时间的超限时，这种方法很不可靠。（2）提高采面供风量。工作面采用增大风量的办法，虽然可使隅角积聚区风流与工作面主风流的对流作用加大，但是随着风量的提高，负压增大，采空区的风流速度加大，使采空区的瓦斯流线延深，加强了风流与采空区内的瓦斯的交换。若采空区内存在其它漏风通道，则会增大此漏风量。总之，若增大采面风量，会使风流携带出的瓦斯量增大。风量过大又具有以下缺点：一是造成邻近采掘工作面的供风量下降，影响矿井通风系统的稳定；二是使采面风流中的粉尘浓度增加，恶化工作面的工作环境，增大防尘工作的难度；三是容易使巷道内的风速超过煤矿安全规程规定，影响矿井的质量标准化达标。（3）设置采空区风幛。设置风幛虽然可减少采空区的瓦斯涌出量，但由于风幛位于采空区边缘，采空区落下的矸石极易将风幛破坏，造成风幛漏风增大；同时由于风幛随着工作面向前推进而逐渐前行，所以增大了工人的操作难度和工作量。因此这种方法受多种条件的制约，使用效果不太理想。（4）安设专用抽出式风机。使用抽出式风机，风筒入口位于采面上隅角。于是，在风筒入风口处形成一较大负压区，工作面的主风流由于压差的作用会增大流经隅角的风量，以满足风机吸风量的要求。这样，隅角的高浓度瓦斯与流过此处的工作面风流混合后进入风筒内部，经风机排入回风巷，此时往往会造成风机出口以外的回风流瓦斯超限。4. 结 语（1）设置隅角临时挡风帘、提高采面供风量、设置采空区风幛、安设专用抽出式风机等方法，只能作为治理上隅角瓦斯的辅助措施