薛令華

（山西煤炭運銷集團晉城有限公司，山西 晉城 048000）

煤礦地質構造發(fā)育，地質條件復雜，低瓦斯礦井在開采過程中會遇到高瓦斯區(qū)域，且工作面在揭露構造時，也會出現(xiàn)瓦斯異常升高的情況[1-2]。但是由于低瓦斯礦井不具備成套瓦斯抽放系統(tǒng)，加之其在瓦斯治理方面缺乏經(jīng)驗，往往容易出現(xiàn)瓦斯事故，需要引起足夠重視，并采取行之有效的技術措施[3-5]。

1 工程概況

四侯煤業(yè)為資源整合礦井，位于沁水煤田，批準開采3號和15號煤層，目前開采3號煤層，埋深約300m。經(jīng)鑒定礦井絕對瓦斯涌出量為2.43m3/min，相對瓦斯涌出量為1.35m3/t，屬于低瓦斯礦井。煤層直接頂為泥巖、粉砂巖，平均厚3.95m；基本頂為細粒砂巖，平均厚7.66m；直接底為泥巖或粉砂巖，平均厚3.2m；老底為砂質泥巖，平均厚7.8m。根據(jù)3號煤層已采工作面礦壓的監(jiān)測可知，3號煤層回采工作面直接頂初次垮落步距為6～12m，老頂初次垮落步距32～45m，工作面周期來壓步距30～35m。

3105工作面位于3號煤層一采區(qū)，東側為3108工作面，西側為實體未開采煤層，北側為礦井邊界保護煤柱，南為一采區(qū)三條大巷。工作面采用大采高一次采全高采煤法，面長155m，推進長度500m，煤層厚1.65m～4.8m，平均厚4.3m，煤層結構復雜，穩(wěn)定可采，夾0～3層夾矸，煤層傾角2°～13°，平均10°。根據(jù)前期物探和鉆探可知，該工作面存在多個地質異常區(qū)，結合以往工作面回采情況，在工作面揭露地質異常區(qū)時，可能出現(xiàn)瓦斯異常升高現(xiàn)象。由于四侯煤業(yè)為低瓦斯礦井，在瓦斯防治方面缺乏足夠的管理及技術經(jīng)驗，且礦井沒有成套的瓦斯抽采系統(tǒng)，在工作面通過高瓦斯區(qū)域時，極易造成工作面瓦斯超限，影響礦井安全生產(chǎn)。

2 建立瓦斯監(jiān)測體系

2.1 瓦斯在線監(jiān)測

建立礦井瓦斯在線監(jiān)測系統(tǒng)。在采區(qū)變電所安裝一臺監(jiān)控分站，在工作面上隅角、回風順槽超前支護段（工作面10m范圍內(nèi)）以及回風順槽距回風繞道交叉口10～15m范圍內(nèi)，均設立一個甲烷監(jiān)測傳感器，與采區(qū)分站和地面調度室監(jiān)控系統(tǒng)相連接，實時在線監(jiān)測工作面瓦斯情況，并形成工作面瓦斯監(jiān)測報表，分析瓦斯?jié)舛茸兓闆r，一旦出現(xiàn)異常，及時停產(chǎn)。

2.2 人工瓦斯監(jiān)測

加強現(xiàn)場瓦斯監(jiān)測管理，采煤隊組每班安排專職人員采用瓦檢儀對工作面上隅角瓦斯含量進行監(jiān)測，每班不少于2次。在工作面揭露地質構造帶、破碎區(qū)及軟煤區(qū)時，必須加強對工作面上隅角瓦斯的監(jiān)測，每班不少于4次，瓦斯?jié)舛犬惓r，必須停采。

3 瓦斯綜合防治技術措施

3.1 建立可靠的通風系統(tǒng)

在采煤工作面回采之前，必須建立穩(wěn)定可靠的通風構筑設施，并對工作面的通風量進行嚴格、準確的驗算。為保證工作面通過地質構造帶等高瓦斯區(qū)域時，不出現(xiàn)上隅角瓦斯超限事故，工作面通風量需留有一定的富裕，按1.1的系數(shù)確定工作面通風量。建立礦井測風制度，每10d進行一次工作面測風，風量不達標時必須及時進行調整。

3.2 上隅角懸頂控制

四侯煤業(yè)3號煤層直接頂為泥巖、粉砂巖，基本頂為細粒砂巖，工作面頂板穩(wěn)定。根據(jù)以往工作面頂板垮落及上隅角瓦斯觀測可知，工作面中部直接頂隨工作面推進及時完全垮落，但是上隅角由于煤柱及支護系統(tǒng)對頂板的支承，存在較大的一個懸頂面積，在工作面過高瓦斯區(qū)域時，極易出現(xiàn)瓦斯積聚現(xiàn)象。因此，為了防止上隅角瓦斯積聚，保證工作面安全開采，必須對上隅角懸頂進行處理，處理技術措施如下：

（1）在回風巷超前支護區(qū)及時進行錨索退錨。采煤隊每班安排專人在工作面回風巷超前支護區(qū)內(nèi)進行錨索退錨，在退錨之前，必須先打設一梁四柱的超前支護，采用四根單體柱加一個π型梁，單體柱間距1.4m，排距1m，保證單體柱初撐力滿足規(guī)程要求。

（2）在回風巷遠離工作面外側頂板施工切頂鉆孔。根據(jù)工作面推進情況，在回風巷距工作面50m以外，沿遠離工作面?zhèn)认飵驮陧敯暹吘壥┕で许斻@孔，鉆孔深度12m，孔徑54mm，鉆孔間距為500mm，如圖1所示。

圖1 切頂鉆孔布置圖

3.3 上隅角瓦斯抽放

在工作面上隅角瓦斯監(jiān)測超標時，工作面停產(chǎn)后，上隅角瓦斯?jié)舛乳L時間不能達到安全值時，必須采用瓦斯抽放技術措施：首先把編織袋裝滿煤泥，然后用裝滿煤泥的編織袋砌墻，把上隅角封堵嚴實；在砌墻上部埋設瓦斯抽放管路，管路一般長5m，埋入采空區(qū)的管路盡可能長，一般不少于3m，并在管壁打設密集小孔；管路外部采用軟管連接至礦井瓦斯抽排系統(tǒng)，抽排上隅角內(nèi)部瓦斯。

3.4 高位鉆孔抽采

在工作面回風巷每隔60m布置一個抽采鉆場，鉆場硐室位于工作面回風巷工作面?zhèn)认飵?，在鉆場內(nèi)施工抽采鉆孔。每個鉆場布置4～6個抽采鉆孔，采用扇形布置，鉆孔與回風巷之間的水平距離在15～35m；終孔位置位于采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)，對采空區(qū)上方瓦斯進行抽采，鉆孔深度80m，孔徑74mm。根據(jù)工作面“O”型圈理論，頂板高位鉆孔應位于頂板裂隙帶中上部，抽采效果最佳，裂隙帶高度一般為5～8倍采高。由工作面采高4.3m計算可知，裂隙帶高速位于21.5～34.4m之間。由此確定，3105工作面高位抽采鉆孔終孔位置在煤層頂板上方30m左右，1#和3#鉆孔位于頂板上方27m，2#和4#鉆孔位于頂板上方32m。鉆孔在頂板如圖2所示。

4 效果分析

四侯煤業(yè)在3號煤開采過程中曾多次出現(xiàn)工作面上隅角瓦斯超標的情況，對于高瓦斯區(qū)域的瓦斯治理缺乏經(jīng)驗。通過采取以上綜合技術措施后，3105工作面在回采期間，高位鉆孔瓦斯抽采純量始終保持在0.5m3/min以上，最高達到1.8m3/min，瓦斯?jié)舛绕骄鶠?3.26%，瓦斯抽放量為1386.8m3/d。通過高位鉆孔抽采后，工作面上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象得到有效控制，工作面回采時上隅角瓦斯?jié)舛绕骄鶠?.15%，僅出現(xiàn)過3次瓦斯?jié)舛却笥?.6%的情況，及時采用麻袋裝煤泥封堵上隅角進行抽采，抽采期間瓦斯純量在1.18m3/min左右，瓦斯?jié)舛葹?6.41%，瓦斯抽放量達到1601.2m3/d。通過上隅角抽采治理后，上隅角瓦斯?jié)舛瓤煽焖倩芈?，保證了工作面安全回采，為四侯煤業(yè)高瓦斯區(qū)域工作面瓦斯治理積累了經(jīng)驗。

圖2 高位抽放鉆孔布置示意圖

5 結語

通過建立瓦斯監(jiān)測體系，并從建立可靠通風系統(tǒng)、上隅角切頂控制懸頂、上隅角瓦斯抽放以及高位鉆孔抽采等多角度出發(fā)，對瓦斯礦井通過地質構造帶、破碎區(qū)等瓦斯異常升高區(qū)時進行綜合瓦斯治理，可以達到良好的采煤工作面上隅角瓦斯治理效果，經(jīng)四侯煤業(yè)3105工作面試驗，是行之有效解決低瓦斯礦井在高瓦斯區(qū)域回采時工作面上隅角瓦斯超標的方法，可以為同類礦井提供參考。