大采高工作面瓦斯治理技术

1、大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究李 海 涛长平公司通风区大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究李海涛 王家学 辛宪耀 李彦鹏（长平煤业有限责任公司，山西 晋城 048006）摘 要：针对长平矿综采工作面大采高、瓦斯涌出量大的现实条件，研究并并实施以风排管理为主，本煤层、采空区、顶板钻孔抽采瓦斯并重的综合瓦斯治理技术，杜绝了大采高、高瓦斯综采工作面瓦斯超限现象，提高了工作面的单产，取得了显著的经济效益和社会效益。关键词：综采工作面；瓦斯；治理；技术1 问题的提出大采高综采开采技术是采煤方法中一项新的开采工艺，是特厚煤层采煤方法的新发展。具有高产、高效、掘进率低、成本低、经济效益好等优点，但是，

2、随着工作面开采强度的增大和开采向深部转移，低瓦斯矿井的煤层瓦斯赋存条件会发生很大变化，最主要的是工作面及上隅角瓦斯的超限问题，甚至会出现局部瓦斯涌出量较高的情况。与相同煤层条件下的普通综采开采相比，在大采高综采开采条件下，由于工作面割煤高度的增加，煤量相应增加，产生的瓦斯量也相应增加，而大采高支架也带来了工作面通风断面的增大。在大采高放顶煤开采条件下，由于开采强度和工作面产量的增大，进行瓦斯的有效防治是确保工作面安全顺利生产的重要保障。从2010年4月开始，长平矿在4305工作面使用艾柯夫SL500双滚筒 型采煤机(采高5.87m)和ZY12000/28/62型支撑掩护式液压支架等设备进行大采

3、高综采回采，取得了最高日产15000t的好成绩，并结合长平矿4305大采高综采工作面条件，与河南理工大学合作，开展了大采 2高综采工作面瓦斯治理专项研究工作，取得了很好的效果。 2 大采高工作面概况2.1 地质条件4305回采工作面东部为4303回采工作面，南部为第二回风大巷、第一回风大巷、胶带机大巷及胶轮车大巷，西部和北部为原始煤体。煤层评价厚度5.23m，倾角2-10°，平均6°，直接顶砂质泥岩，厚4.85m，老顶为细粒砂岩，厚11.23m，工作面走向长1013.6m，倾斜长219.6m，可采储量154.82万t。2.2 开采技术条件工作面切眼长219.6 m，东西方向

4、布置，沿倾向推进；可采长度1009.4 m工作面为倾向长壁布置，采用后退式综合机械化一次采全高全部垮落采煤法。工作面机采高度为5.87m，循环进度0.865 m。 3 瓦斯综合治理技术为强化瓦斯治理，最大限度地减少瓦斯对安全生产的制约，充分发挥大采高工作面大功率设备的能力，针对大采高、高瓦斯综采面特性，多管齐下、采用多种抽采方法治本(本煤层、采空区、钻板倾向钻孔)，优化通风系统和强化管理相结合的综合治理措施，取得了很好的效果。3.1 抽治本多种抽采方法结合。做到抽采最大化由于大采高综采工作面瓦斯涌出量大，一般在40m3min以上。风排有限，必须坚持以抽采为主，从巷道布置、系统建立、设备选型人手

5、，多种方法结合，实现抽采效 3果最大化。3.1.1 倾向钻孔抽采技术工作面回采期间，在工作面43052回风巷道施工顶板倾向钻孔抽采采空区及煤壁瓦斯。即在43052巷每两个通风横川之间施工一个抽放场硐室，每个钻场施工15个钻孔，钻孔仰角1523°，钻孔长度88m132m左右，终孔间距为10m，如图1所示。钻孔终孔位于煤层的顶板2535m左右。钻孔采用聚胺脂进行严密封孔，封孔深度不小于8 m。抽采量为23m3min。图1 4305工作面倾向钻孔及采空区埋管抽放示意图3.1.2采空区埋管抽采尽管在回采过程中，随工作面的推进及时封闭与采空区相连通的横风横川，但随着推进长度增加，封闭横川会受采

6、动影响漏气或垮落，在压差作用下，采空区瓦斯涌出量仍较大。为有效杜绝采空区瓦斯涌出，在密闭横川时预留抽放管路进行采空区抽放，如图1所示。抽采 4量为23m3min。3.1.3本煤层抽采根据预测，4305回采工作面回采时瓦斯涌出量将达到69.63m3/min，其中本煤层瓦斯涌出58.60m3/min，占回采工作面瓦斯涌出的84.17，邻近层瓦斯涌出11.03m3/min，占工作面瓦斯涌出的15.83，可见，4305回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主，因此，必须实施本煤层瓦斯抽采技术措施，用于减少风排瓦斯量，减小通风系统压力。本煤层瓦斯抽放钻孔还可以进行煤层注水，就是利用工作面前方卸压区内不可抽

7、放的本煤层瓦斯抽放钻孔代替注水孔进行长孔注水。这种方式一孔两用，具有钻孔深、孔径大、钻孔附近裂隙发育、注水量大等特点，不仅起到了降低煤尘、改善气温条件等作用，而且有效地减少了回采过程中的瓦斯涌出量，促进了安全生产。根据4305工作面实际情况，利用4305工作面进风顺槽4210正巷的钻场硐室（原钻探队施工的探放水钻场，从4210正巷巷口向切眼方向每250米有一钻场硐室），向回采工作面不同方向施工双排扇形钻孔，如图2所示。4305综采工作面切眼图2 4305工作面本煤层抽放钻孔布置图3.1.4抽采系统能力保障抽采系统建立原则。一是实现高低浓度瓦斯分开抽采。二是建立多系统、多管路便于多种抽采技术同时

8、使用。二是保证有足够大的抽采能力，降低风排量。如：在4305工作面累计安装瓦斯抽采管路3500m，其中，主管路采用400mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管，支管路采用355mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管。 3.2 优化通风系统，确保风量充足加强通风系统调整和通风设施维护。针对综采工作面瓦斯涌出量较大的实际情况，由初期采用的“四进一回”通风系统调整为“三进两回”通风系统（具体通风系统示意图见图3和图4），加大配风量，使风量不低于5800 m3/min，确保了通风系统稳定可靠。图3 4305工作面采用“四进一回”通风系统示意图图4 4305工作面采用“三进两回”通风系统示意图3.2.3 把握重点，加强初采期间的瓦

9、斯治理大采高综采工作面初采期问瓦斯治理既是重点，又是难点。主要原因是：工作面初次来压之前，采空区顶板垮冒不实，悬顶面积大，采空区漏风大，顶板钻孔及采空区抽放不能发挥拦截瓦斯的作用，往往造成工作面回风流瓦斯超限，上隅角瓦斯积聚。对此，工作面初采期间主要采取以下措施：一是要在工作面初采前对工作面进行机尾三角区退锚索工作，如果上隅角老塘悬顶面积超过8m2，须采取强制放顶措施。二是上隅角加强堵漏，尽可能减少漏风。 4 效 果长平矿4305工作面采用多种抽采方法治本(本煤层、采空区、钻板倾向钻孔)，优化通风系统和强化管理相结合的综合治理措施，均取得了良好效果，使工作面、回风巷瓦斯始终处于受控状态，瓦斯浓度通常处在0.4%0.8%之间，有效的解决了工作面瓦斯问题，采面平均日产量达到1.3万t，最高日产量达到1.5万t。参考文献：1 常刚政大采高工作面瓦斯治理经验总结及探讨J.科技情报开发与经济，2006，16(10)：2702 高志刚复杂地质条件下大采高综采技术的应用J河北煤炭，2005(4)：1314