顧根龍

（大同煤礦集團(tuán)挖金灣煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037042）

1 工作面概況

虎龍溝煤業(yè)公司8501工作面屬5號(hào)煤層，走向長(zhǎng)922 m，傾向長(zhǎng)130 m，可采長(zhǎng)度770 m，煤層厚度為9.08 ～11.21 m，平均厚度10.15 m。本區(qū)地層走向近似東西向，傾向北，傾角在20° ～50°之間，預(yù)采區(qū)內(nèi)地層為寬緩背斜構(gòu)造，背斜軸位于盤區(qū)巷西部，走向?yàn)楸毕驏|，區(qū)內(nèi)有火成巖，呈巖床式順層侵入，巖性為煌斑巖，對(duì)煤層造成一定的破壞，部分煤層受擠壓變得非常疏松。老頂為灰色粗砂巖，堅(jiān)硬斷口平坦；直接頂為高嶺質(zhì)泥巖，呈淺灰色，局部受火成巖侵蝕變?yōu)檩x綠巖，厚度13.15 ～13.86 m；直接底為高嶺巖，呈黑灰色，含炭質(zhì)，厚度1.30 ～2.0 m。

8502工作面的瓦斯在受到大氣壓力下降和工作面周期來壓時(shí)涌出不規(guī)律。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，工作面風(fēng)流瓦斯體積分?jǐn)?shù)甚至達(dá)到0.3%，其上隅角瓦斯體積分?jǐn)?shù)達(dá)到6% ～7%，綜采放頂煤割煤工藝開采被采用，“U+I”型通風(fēng)工作面被采用，有效風(fēng)量為2600 m3/min，正常狀況下回風(fēng)流中瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.1% ～0.3%[1]。

2 瓦斯來源分析

采煤工作面瓦斯來源有兩個(gè)方面，一是來自采煤工作面煤壁及放頂煤時(shí)采落的煤塊；二來自采空區(qū)。影響安全生產(chǎn)的瓦斯主要來源為采空區(qū)瓦斯涌出?；垳厦旱V8501工作面存在殘留含瓦斯?jié)舛容^高的煤體的采空區(qū)，這就導(dǎo)致大量瓦斯不斷涌出，逐步在采空區(qū)積累。

3 工作面瓦斯異常涌出分析

3.1 周期來壓影響

8501工作面頂板煤巖層瓦斯賦存量大，當(dāng)工作面周期來壓時(shí)頂板大面積跨落，巖層瓦斯大量釋放，造成瓦斯涌出量增大。

3.2 氣壓變化影響

通?；垳舷锏纼?nèi)的通風(fēng)壓力近似等于采空區(qū)的壓力，如果巷道壓力高于采空區(qū)壓力，則不會(huì)有瓦斯涌出，相反，如果受到氣壓的影響，巷道壓力低于采空區(qū)壓力，則會(huì)有大量瓦斯涌出。后者情況近似于8501工作面的現(xiàn)狀，即巷道壓力明顯低于采空區(qū)壓力[2]。

3.3 地質(zhì)賦存條件影響

8501工作面的地層走向近似東西向，傾向北，傾角在20° ～50°之間煤層傾角大，瓦斯比空氣的相對(duì)密度輕，大量的高密度瓦斯積聚在工作面上部采空區(qū)的空間，風(fēng)流流向支架采空區(qū)后，含大量高體積分?jǐn)?shù)瓦斯的污風(fēng)從上角集中涌出，積聚在上角，造成上隅角超限，正常時(shí)在0.3% ～0.7%之間；如果出現(xiàn)異常時(shí)，瓦斯的體積分?jǐn)?shù)在5%以上[3]。

4 綜合治理措施

4.1 8501工作面試生產(chǎn)期間瓦斯治理措施

4.1.1 設(shè)置風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流降低瓦斯?jié)舛?/p>

設(shè)置風(fēng)障的好處是可以將井上吹入的新鮮氣流引入瓦斯聚集的死胡同（上隅角），沖淡瓦斯體積分?jǐn)?shù)，并將之吹散。8501工作面的具體做法是，在工作面前后端頭搭建土墻，阻止風(fēng)機(jī)吹入的新鮮空氣流入采空區(qū)，使得所有氣流都在采煤工作面通過，避免瓦斯在上隅角聚集，并且隨著工序的推進(jìn)，每隔一段距離設(shè)置土墻，除此之外，還需在尾部設(shè)置“L”型障礙，阻止瓦斯的集聚。通過上述方式，可以達(dá)到降低瓦斯體積分?jǐn)?shù)的作用，保證工作面的順利推進(jìn)，如圖1 所示[4]。

圖1 風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流稀釋的實(shí)質(zhì)簡(jiǎn)圖

4.1.2 采用瓦斯抽放移動(dòng)泵站抽放上隅角瓦斯

在風(fēng)流稀釋法的基礎(chǔ)上，再結(jié)合瓦斯抽放泵對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行抽放。

采用移動(dòng)式瓦斯抽放泵ZWY126/160，利用“多頭分散性”抽放方法抽放上隅角瓦斯，將瓦斯引入伸縮性風(fēng)筒中（伸縮性風(fēng)筒連接多個(gè)接頭，其上均勻地分布著Φ10 mm的孔，多頭伸縮性風(fēng)筒固定在上隅角和后支架上），然后伸縮性風(fēng)筒與瓦斯抽放管路連接，直鋪設(shè)到5號(hào)層專用回風(fēng)巷中，連續(xù)不斷地排放上隅角瓦斯。并隨著工作面每推進(jìn)20 m，頭尾端頭各構(gòu)筑一道粉煤灰墻，以此增加上隅角負(fù)壓，提高抽放效果，如圖2所示。

經(jīng)過治理后，8501工作面上隅角瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.7%，回風(fēng)流中瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.4%，有效地控制了瓦斯局部積聚，保證了工作面的正常生產(chǎn)[5]。

圖2 改進(jìn)抽取瓦斯簡(jiǎn)圖

4.2 8501工作面正式生產(chǎn)瓦斯治理措施

隨著8501綜放工作面回采的推移，受地質(zhì)變化影響，工作面高濃度瓦斯有時(shí)從靠煤壁上側(cè)涌出，又出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)的情況。

為保證綜采工作面的正常生產(chǎn)，開始施工建設(shè)5號(hào)層瓦斯抽放硐室。瓦斯抽放硐室內(nèi)穩(wěn)設(shè)2BEC72型瓦斯抽放泵4臺(tái)，抽放管路管徑為Φ600 mm，內(nèi)有4個(gè)水池，設(shè)計(jì)為“兩用兩備”。建成瓦斯抽放硐室以來，瓦斯抽放硐室抽放泵開始正常運(yùn)行，為“兩用兩備”，利用頂回巷封閉式抽放方法進(jìn)行瓦斯抽放治理，保證5號(hào)層8501首采工作面的安全生產(chǎn)（見圖3）。

5號(hào)層瓦斯抽放硐室抽放泵開啟以來，瓦斯抽放泵每日開啟兩臺(tái)，抽放量為600 ～900 m3/min之間，抽放管路內(nèi)負(fù)壓為0.015 ～0.020 MPa。瓦斯抽放泵運(yùn)行期間，兩用兩備，均能正常切換。

上述辦法的效果是，工作面在割煤及放頂煤時(shí)，瓦斯管路內(nèi)抽放的瓦斯?jié)舛葹?.5 ～3%之間。瓦斯體積分?jǐn)?shù)在回風(fēng)流中不小于0.25%，上隅角不小于0.26%，后溜尾不下于0.38%。瓦斯抽放管路內(nèi)CO體積分?jǐn)?shù)為0 ～15×10-6；CO2氣體體積分?jǐn)?shù)為0.04% ～0.06%。

5 效果

采用風(fēng)障引導(dǎo)法、上隅角“多頭分散性”瓦斯抽放和頂回巷封閉式瓦斯抽放法，有效地治理了上隅角瓦斯，保證了回采工作面的正常生產(chǎn)；為礦井治理回采工作面瓦斯超限，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)直接經(jīng)濟(jì)效益1億5 000多萬(wàn)元。

圖3 8501工作面瓦斯抽放系統(tǒng)

6 結(jié)語(yǔ)

虎龍溝綜采工作面的瓦斯治理在采用針對(duì)性的綜合措施后，取得良好的實(shí)際效果，本文利用風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法，移動(dòng)式瓦斯抽放泵站，及采用頂回封閉式抽放方法進(jìn)行瓦斯抽放為今后的瓦斯治理提供借鑒。