W3410刨煤机工作面瓦斯综合治理技术培训

W3410刨煤机工作面瓦斯综合治理技术培训CONTENTS目录01矿井及工作面概况02W3410回采工作面瓦斯涌出特点03瓦斯综合治理技术措施04瓦斯综合治理技术整合与优化CONTENTS目录05治理效果分析与技术优点06技术展望与注意事项01矿井及工作面概况晓南煤矿基本情况矿井投产与产能概况晓南煤矿1980年投产，设计生产能力为90万t/a，经改扩建后设计生产能力提升至150万t/a，现实际生产能力稳定在240万t/a以上。采区与刨煤机应用历程现有W2、W3共2个采区；2002年引进法国DBT公司刨煤机系统，在W3409工作面首次安装使用，W3410是第二个刨煤机工作面。W3410工作面位置与范围位于西三采区北部，南侧为W3409工作面采空区，北侧为未开拓的W3411工作面，西为未开拓的W3二期412工作面，东部以F23-1号断层为界。工作面尺寸与煤层特征走向长795m，倾斜宽215m；开采4-2号煤层，厚度1.03~2.5m（平均1.77m），东部薄西部厚，倾角3°~10°，煤质为长焰煤。瓦斯与通风管理基础参数绝对瓦斯涌出量为30m³/min，煤尘具有爆炸性，采用"U"型通风方式，顶板管理采用全部陷落法。W3410工作面位置与参数

01工作面地理位置W3410工作面位于晓南煤矿西三采区北部，南侧为W3409工作面采空区，北侧为尚未开拓的W3411工作面，西为尚未开拓的W3二期412工作面，东部以F23-1号断层为界与西三采区二期相邻。

02煤层赋存条件工作面开采4-2号煤层，煤层厚度1.03~2.5m，平均1.77m，东部薄向西逐渐增厚；煤层倾角3°~10°，煤质为长焰煤，下部为7-2号煤层，层间距26-30m，上部为不可采2号煤层。

03工作面几何参数工作面走向长795m，倾斜宽215m，采用"U"型通风方式，全部陷落法管理顶板，煤尘具有爆炸性，绝对瓦斯涌出量为30m³/min。煤层地质特征煤层厚度分布W3410工作面开采4-2号煤层，厚度1.03~2.5m，平均1.77m，呈现东部薄、向西逐渐增厚的特点。煤层倾角与煤质煤层倾角3°~10°，煤质为长焰煤，煤尘具有爆炸性，需在开采中采取防爆措施。顶底板及邻近煤层情况上部为2号不可采煤层，下部为7-2号煤层，层间距26-30m；采用全部陷落法管理顶板，受采动影响易形成瓦斯运移通道。工作面开采条件矿井概况晓南煤矿1980年投产，设计生产能力90万t/a，改扩建后达150万t/a，现实际生产能力稳定在240万t/a以上，现有W2、W3共2个采区。工作面位置与范围W3410工作面位于西三采区北部，南侧为W3409工作面采空区，北侧为W3411工作面(尚未开拓)，西为W3二期412工作面(尚未开拓)，东部以F23-1号断层为界；走向长795m，倾斜宽215m。煤层赋存特征开采4-2号煤层，厚度1.03~2.5m，平均1.77m，东部薄向西增厚；煤层倾角3°~10°，煤质为长焰煤；上部为2号不可采煤层，下部为7-2号煤层，层间距26-30m。瓦斯及其他危险因素工作面绝对瓦斯涌出量30m3/min，煤尘具有爆炸性；采用"U"型通风方式，全部陷落法管理顶板。02W3410回采工作面瓦斯涌出特点上隅角瓦斯偏高现象分析

通风断面限制导致风量不足刨煤机工作面采高小，通风断面相对综采面显著减小，工作面中部风量仅为回风顺槽风量的70％～80％，造成工作面向采空区漏风量大，瓦斯易积聚。

采空区瓦斯运移积聚特性采空区内瓦斯在层流状态下随漏风风流运移，遗煤及邻近围岩瓦斯积存后，易沿漏风路径积聚在工作面上隅角一带，形成局部瓦斯浓度偏高区域。

瓦斯来源构成与影响工作面瓦斯来源包括开采层（占比51.65%，15.48m³/min）和采空区（占比48.35%，14.49m³/min），采空区瓦斯通过漏风持续涌入上隅角，加剧浓度超标风险。采空区瓦斯涌出量分析

01采空区瓦斯涌出占比根据W3410刨煤机工作面老顶初次垮落前后实测数据，采空区瓦斯（含邻近层和遗煤）涌出量为14.49m³/min，占工作面总瓦斯涌出量的48.35%。

02采空区瓦斯来源构成采空区瓦斯主要来源于：采空区两侧煤柱在15-25m应力影响区释放的瓦斯；上邻近层随顶板冒落经冒落带、裂缝带涌入的瓦斯；下邻近层因应力变化底鼓解吸的瓦斯。

03采空区瓦斯运移特征采空区内瓦斯在层流状态下随漏风运移，易积聚于工作面上隅角。工作面中部风量仅为回风顺槽风量的70%-80%，漏风导致采空区瓦斯成为工作面瓦斯治理的关键来源。瓦斯涌出来源构成

开采层瓦斯涌出指工作面开采过程中，直接采落煤炭及煤壁释放的瓦斯。W3410工作面开采层绝对瓦斯涌出量为15.48m³/min，占工作面总瓦斯涌出量的51.65%。

采空区瓦斯涌出包括采空区遗煤瓦斯及邻近层瓦斯。受采动应力影响，上邻近层瓦斯沿冒落带、裂缝带涌入，下邻近层瓦斯因应力变化解吸涌出。W3410工作面采空区绝对瓦斯涌出量为14.49m³/min，占总涌出量的48.35%。

邻近层瓦斯贡献上邻近层随顶板冒落破坏后，瓦斯沿卸压通道急剧涌入采空区；下邻近层因应力状态改变产生弯曲破坏，吸附瓦斯解吸为游离状态涌出，是采空区瓦斯的重要来源。瓦斯涌出规律实测数据开采层瓦斯涌出量

根据W3410刨煤机工作面老顶初次垮落前后的瓦斯涌出量实测资料计算，开采层的瓦斯涌出量为15.48m³/min，占工作面瓦斯涌出量的51.65%。采空区瓦斯涌出量

采空区瓦斯（邻近层和采空区遗煤）涌出量为14.49m³/min，占工作面瓦斯涌出量的48.35%。工作面风量与瓦斯排除能力

W3410工作面风量配到1500m³/min，可排除瓦斯最大能力为15m³/min，在开采初期，工作面回风流中的瓦斯浓度一直保持在0.5%以下。上隅角瓦斯浓度控制效果

通过采用移动瓦斯抽放泵等治理措施，W3410工作面上隅角的瓦斯浓度最大为1.2%，未出现瓦斯积聚、超限现象。03瓦斯综合治理技术措施合理配风技术应用

配风标准与目标W3410工作面配风设计风量为1500m³/min，可排除瓦斯最大能力达15m³/min，确保回风流瓦斯浓度稳定在0.5%以下。

风量调配原则针对落煤及煤壁释放瓦斯、采空区涌出瓦斯，采用"先风排后抽采"的分步处理原则，优先通过新鲜风流稀释瓦斯浓度。

通风效果验证开采初期（老顶初次垮落前）实测显示，工作面中部风量达回风顺槽风量的70%-80%，有效控制漏风导致的瓦斯积聚风险。顶板钻孔抽放采空区瓦斯

钻孔布置参数在W3410回风顺槽向工作面前上方施工直径89mm钻孔，钻场间距25-30m，终孔位置超前1个钻场20-60m，沿工作面方向落在卸压区内，距回风顺槽煤柱线20-80m，终孔高度20-35m。

多孔分层抽放设计每个钻场布置6个钻孔，分3层布置，每层2个孔。第一组为低倾角长钻孔层（尽早抽放），第二组为中高倾角中长钻孔层（服务时间最长），第三组为高倾角短钻孔层（接替抽放）。

抽放目标与效果针对W3410工作面采空区14.49m³/min的瓦斯涌出量（占总量48.35%），通过顶板钻孔抽放可有效降低采空区瓦斯向工作面的运移，配合其他措施使回风流瓦斯浓度稳定在0.4%-0.6%。采空区导入法治理瓦斯技术原理在W3410回风顺槽每隔100m向邻近的W3409采空区打直径114mm的导向孔4-6个，待W3410工作面推进到导向孔位置时，使W3410采空区与W3409采空区联通，利用另一套永久抽放系统对W3409采空区抽放，使W3410采空区瓦斯通过导向孔流向W3409采空区，降低W3410工作面瓦斯浓度。关键技术参数导向孔直径114mm，布置数量4-6个，间距100m，通过采空区间的联通实现瓦斯引流，借助永久抽放系统形成负压，促进瓦斯转移。技术优势充分利用已采完工作面的采空区作为瓦斯存储空间，施工时间短，空气流动路线短，既能有效降低开采工作面采空区和上隅角瓦斯涌出量，又可兼顾预防自然发火，因地制宜利用现场条件，操作便捷。移动瓦斯抽放泵抽放上隅角瓦斯

设备选型与改造选用改造后的SK-42型抽放泵作为井下移动瓦斯泵站，其抽放能力优于常规YD-3或YD-5型移动瓦斯泵，能满足高瓦斯涌出工作面的抽采需求。

抽放效果与浓度控制自安装使用以来，W3410工作面上隅角瓦斯浓度最大控制在1.2%，未出现瓦斯积聚或超限现象，有效解决了上隅角瓦斯难题。

技术优势与应用价值该技术针对性解决刨煤机工作面采高小、通风断面受限导致的上隅角瓦斯积聚问题，设备移动灵活，可根据工作面推进动态调整抽采位置，保障生产连续性。通风系统优化方案

合理配风参数设定W3410工作面采用"U"型通风方式，设计配风量1500m³/min，风排瓦斯最大能力达15m³/min，开采初期回风流瓦斯浓度控制在0.5%以下。

上隅角瓦斯浓度控制针对采高小导致通风断面不足问题，通过优化风路减少采空区漏风，实测工作面中部风量保持在回风顺槽风量的70%-80%，有效降低上隅角瓦斯积聚风险。

风量动态调节机制根据老顶垮落前后瓦斯涌出变化（开采层占比51.65%、采空区占比48.35%），建立风量与瓦斯涌出量联动调节模型，确保瓦斯浓度始终处于安全阈值。喷浆封孔技术应用

封孔材料选择采用水煤浆或适宜强度封孔材料进行封孔，确保封孔效果，防止瓦斯泄漏。

封孔技术作用提高采煤维护瓦斯封闭度，有效阻止瓦斯从钻孔或裂隙中泄漏，保障工作面瓦斯浓度处于安全范围。

技术应用目标通过喷浆封孔技术的应用，达到保证工作面安全、提高采煤效益的目的，是瓦斯综合治理的重要环节之一。04瓦斯综合治理技术整合与优化多种治理手段的有机结合通风与抽采协同控制采用"U"型通风方式，将W3410工作面风量配至1500m³/min，风排瓦斯能力达15m³/min；同步实施采空区钻孔抽放与移动泵抽放，抽采纯量5-8m³/min，形成风排+抽采双重控瓦斯体系。采空区瓦斯多路径导出通过顶板钻孔抽放（终孔高度20-35m）、邻近采空区导入法（向W3409采空区打导向孔）及上隅角移动泵抽放（SK-42型泵），多路径控制采空区48.35%的瓦斯涌出量。封孔与工艺优化辅助采用喷浆封孔技术提高封闭度，配合减小刨煤机进刀量和推力控制瓦斯涌出稳定性；通过工艺调整降低煤体破坏，减少瓦斯生成源，形成"控源-导排-封闭"综合治理闭环。基于瓦斯类型的方案优化开采层瓦斯治理优化针对W3410工作面开采层瓦斯涌出量占比51.65%（15.48m³/min）的特点，优化采用增强采风能力与工艺控制结合的方案，通过调整刨煤机进刀量和推力，配合1500m³/min配风量，有效稀释落煤及煤壁释放的瓦斯。采空区瓦斯治理优化针对采空区瓦斯占比48.35%（14.49m³/min）的情况，优化整合顶板钻孔抽放（多孔分层布置，终孔高度20-35m）与采空区导入法（向W3409采空区打114mm导向孔），形成负压引流系统，降低上隅角瓦斯积聚风险。邻近层瓦斯治理优化针对上邻近层通过顶板冒落带、裂缝带涌瓦斯，下邻近层因应力释放解吸瓦斯的特点，优化采用预裂爆破增透技术与喷浆封孔（水煤浆或高强度材料）结合，封堵煤柱裂隙，减少邻近层瓦斯向采空区渗透。基于瓦斯涌出规律的动态调整01采空区瓦斯涌出动态监测与分析针对W3410工作面采空区瓦斯占比48.35%的特点，建立实时监测系统，跟踪采动应力影响下15-25m范围内煤柱及邻近层瓦斯缓慢涌出状态，结合老顶垮落前后数据变化，为调整抽采方案提供依据。02风量动态调配机制根据工作面瓦斯涌出量30m³/min的实际情况，动态调整配风量至1500m³/min，确保回风流瓦斯浓度稳定在0.5%以下；通过监测中部风量与回风顺槽风量的70%-80%占比，优化漏风控制。03抽采参数实时优化依据上隅角瓦斯聚集特性，调整顶板钻孔终孔位置至卸压区20-35m高度，采用多孔分层布置（每组6孔分3层），结合移动泵抽放（SK-42型），使上隅角瓦斯浓度控制在1.2%以下。04技术方案周期评估与更新每季度结合瓦斯涌出规律、气压变化等因素，对通风、抽采、封孔等综合治理方案进行效果评估，如通过导人法将W3410采空区瓦斯导向W3409采空区，持续优化治理技术参数。气压变化对治理方案的影响及应对

气压变化对瓦斯涌出的影响气压降低时，煤层瓦斯吸附能力减弱，游离瓦斯量增加，易导致工作面瓦斯浓度上升；气压升高则可能抑制瓦斯涌出，但可能增加采空区瓦斯积聚风险。

通风系统动态调整策略根据气压变化预测，提前调整风机运行参数，当气压下降时适当增大风量（如W3410工作面可临时提升至1600m³/min），确保瓦斯浓度稳定在0.6%以下。

抽采系统压力补偿措施采用变频抽采泵，实时监测管网压力变化，当气压波动时自动调节抽采负压（建议维持在15-25kPa），保障抽采纯量稳定在14-15m³/min。

预警与应急响应机制建立气压-瓦斯浓度联动监测系统，当气压日变化超5hPa时触发预警，启动备用抽采设备并增加现场巡检频次，防止瓦斯超限。05治理效果分析与技术优点瓦斯浓度控制效果

回风流瓦斯浓度控制W3410刨煤工作面开采近5个月来，通过综合瓦斯治理措施，回风流瓦斯浓度始终稳定在0.4%-0.6%左右。

上隅角瓦斯浓度控制采用移动瓦斯抽放泵抽放工作面上隅角瓦斯后，上隅角瓦斯浓度最大为1.2%，未出现瓦斯积聚、超限现象。

开采初期瓦斯控制效果在老顶初次垮落前，通过合理配风（风量1500m³/min），工作面回风流中的瓦斯浓度一直保持在0.5%以下。安全生产保障情况

瓦斯浓度控制效果W3410工作面回风流瓦斯浓度稳定在0.4%-0.6%，上隅角瓦斯浓度最大1.2%，未出现超限现象，满足煤矿安全规程要求。

技术措施执行情况合理配风1500m³/min，风排瓦斯能力达15m³/min；采用顶板钻孔抽放、采空区导入法及移动泵抽放等综合措施，实现瓦斯综合治理全覆盖。

设备运行与监测保障配备瓦斯检测仪器实时监测浓度，井下移动瓦斯泵站（SK-42型抽放泵）运行稳定，喷浆封孔等设备保障封闭效果，确保治理系统持续有效。

安全生产周期自技术应用以来，工作面连续安全生产近5个月，未发生瓦斯相关安全事故，验证了综合治理技术的可靠性和有效性。技术应用经济效益分析直接安全效益：事故成本降低通过瓦斯浓度有效控制，避免瓦斯爆炸、窒息等事故，减少人员伤亡和设备损坏带来的直接经济损失，保障工作面持续安全生产。生产效率提升：工时利用率提高瓦斯浓度稳定控制在安全范围内，减少因瓦斯超限导致的停工、停产时间，提高刨煤机工作面有效作业时长，从而提升煤炭产量和生产效率。资源利用增值：瓦斯资源化收益抽采的瓦斯可通过发电、供热或化工利用等方式转化为清洁能源，创造额外经济收益，同时减少温室气体排放，符合环保政策要求。综合成本优化：治理投入产出比改善技术整合与优化降低了单一治理手段的高成本问题，通过通风、抽采、封孔等措施的协同作用，在保证治理效果的前提下，降低单位瓦斯治理成本，提升整体经济效益。综合治理技术的显著特点

多手段协同联动整合增强采风、防突水泵排放、瓦斯抽采、喷浆封孔等多种治理手段，形成集成化、系统化治理方案，实现对瓦斯的全方位控制。

方案动态优化根据不同采区的瓦斯类型、涌出规律、气压变化等因素，对治理技