＊王 謙

（潞安化工集團(tuán)古城煤礦 山西 046000）

1.工程概況

(1)某綜放工作面位置與地質(zhì)條件

以某煤礦企業(yè)的綜放工作點(diǎn)作為研究對(duì)象，在此工作面上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的條件分析，最終選用的作業(yè)方式為：上下巷、切眼掘進(jìn)與煤層底板方向保持一致，掘進(jìn)的同時(shí)放頂煤。根據(jù)該工作面現(xiàn)場(chǎng)的情況調(diào)查，此工作面現(xiàn)場(chǎng)的總體走向達(dá)到了1700m以上，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煤層分布條件，包含了傾斜長(zhǎng)度與可采長(zhǎng)度，分別為300m、1500m。綜放工作面上各個(gè)區(qū)段的煤層厚度相對(duì)均勻，不存在極端波動(dòng)，但總體厚度保持在5.9～10.4m之間。此工作面現(xiàn)場(chǎng)在特殊的環(huán)境條件下，伴隨著一系列回采作業(yè)的開(kāi)展，頂板冒落問(wèn)題頻繁出現(xiàn)，較高的瓦斯涌出導(dǎo)致在開(kāi)采作業(yè)中，存在著較大的煤塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)相關(guān)計(jì)算，此工作面中的煤塵爆炸指數(shù)高達(dá)39.5%，但火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低[1]。整個(gè)綜放工作面上的開(kāi)采作業(yè)受到了惡劣環(huán)境的制約，尤其是在上下巷道的掘進(jìn)作業(yè)實(shí)施中，面臨著4條斷層的施工條件，嚴(yán)重阻礙了正常的采煤作業(yè)。

(2)某綜放工作面巷道布置及回采工藝

根據(jù)此工作面的相關(guān)情況分析，最終選用的開(kāi)采方式是走向長(zhǎng)壁綜采放頂煤，一次采全高的方式，在頂管的管理中，選用的是自然垮落法。開(kāi)采作業(yè)中，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況的綜合考慮，在經(jīng)濟(jì)性、安全性和技術(shù)性詳細(xì)考慮的基礎(chǔ)上，該工作面的相關(guān)參數(shù)如下：平均采高7.4m、割煤高度2.5m、放頂煤高度3.5～4.6m、采放比控制在1∶1.6～1∶1.8之間。在工作面的回采過(guò)程中，最為關(guān)鍵的是要以放頂煤工藝作為基礎(chǔ)，具體按照割煤、移架、推前溜、拉后溜、割煤、移架、推前溜、放頂煤、拉后溜的循環(huán)工作流程[2]。落煤時(shí)要利用專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)備來(lái)完成，并規(guī)范化操作設(shè)備，遵守設(shè)備操作要點(diǎn)，避免操作不當(dāng)所引起的落煤作業(yè)停滯、安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.工作面瓦斯分析

(1)工作面瓦斯來(lái)源

該綜放工作面自然發(fā)火的周期相對(duì)較長(zhǎng)，但在整個(gè)的開(kāi)采作業(yè)過(guò)程中，為了避免出現(xiàn)煤層自燃的情況，對(duì)綜采面的風(fēng)量進(jìn)行了控制，將整個(gè)作業(yè)區(qū)域中的風(fēng)流始終保持在一定相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下，避免出現(xiàn)風(fēng)流過(guò)大或者過(guò)小的情況，根據(jù)作業(yè)區(qū)域大小等綜合因素，其風(fēng)流保持在2000m3/min左右最為合適。因?yàn)樵谠摴ぷ髅嫔厦媾R著瓦斯涌出風(fēng)險(xiǎn)，為減小和消除瓦斯對(duì)各種作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員需對(duì)瓦斯來(lái)源與占比加以詳細(xì)調(diào)查與分析，為獲得準(zhǔn)確、詳細(xì)的結(jié)果，將停采割煤與割放煤保持同步，作業(yè)的同時(shí)對(duì)工作面、上回風(fēng)巷與下進(jìn)風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛燃右詼y(cè)量，為保障最終的測(cè)量結(jié)果具有可用性，多次測(cè)量后取平均值。

根據(jù)此工作面的開(kāi)采情況，當(dāng)停采、割煤和割放煤的工序存在較大的差異時(shí)，在工作面內(nèi)和回風(fēng)巷中的瓦斯?jié)舛炔钪捣浅Ｐ?，僅僅保持在了0.1%左右，這一瓦斯占比說(shuō)明，這部分瓦斯來(lái)源于采空區(qū)內(nèi)部；停采與割煤作業(yè)環(huán)節(jié)，工作面與回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛韧瑯哟嬖谥欢ǖ牟町?，二者之間的差值保持在0.03%左右，割煤作業(yè)中的瓦斯涌出量多；放煤與不放煤作業(yè)中，工作面與回風(fēng)巷的瓦斯?jié)舛炔钪?.02%，這一條件下的瓦斯更多是伴隨著放煤而出現(xiàn)，同樣，運(yùn)煤與不運(yùn)煤作業(yè)環(huán)節(jié)，其瓦斯差值同樣為0.02%[3]。因此，綜合以上的全部分析結(jié)果，說(shuō)明在該工作面上的瓦斯多來(lái)自于采空區(qū)內(nèi)部，再進(jìn)一步分析，前期得到在回風(fēng)巷內(nèi)的瓦斯占比為0.3%，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與計(jì)算，在此0.3%內(nèi)，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯幾乎就占據(jù)了其中的三分之一，而割煤、放煤、工作面內(nèi)煤壁、進(jìn)風(fēng)巷與運(yùn)輸環(huán)節(jié)的瓦斯占比則相對(duì)較低，其中，進(jìn)風(fēng)巷與運(yùn)輸煤炭環(huán)節(jié)的瓦斯占比僅僅低于采空區(qū)，達(dá)到了26.57%，其他的占比則相對(duì)低些，其中，工作面內(nèi)煤壁占比23.33%，放煤與割煤分別占比6.67%、10%。

(2)工作面回采初期瓦斯涌出特點(diǎn)

工作面的初期開(kāi)采作業(yè)中，上隅角瓦斯?jié)舛入S著開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)行快速增大，出現(xiàn)了第一次瓦斯超出標(biāo)準(zhǔn)限值的情況，雖然這一瓦斯超限現(xiàn)象維持的時(shí)間非常短，但支架上方伴隨著一定的冒頂情況。當(dāng)開(kāi)采作業(yè)中在上隅角掛上風(fēng)障以后，瓦斯?jié)舛燃眲〗档?，但在相?dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，此處的瓦斯?jié)舛缺３衷谙鄬?duì)穩(wěn)定的條件下，為0.5%。在利用現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備對(duì)礦壓觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)加以記錄和分析的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)當(dāng)處于頂板初次來(lái)壓狀態(tài)下時(shí)，頂板難以維持原狀，受到各種因素的綜合作用存在著明顯的破壞，而與此同時(shí)的采空區(qū)瓦斯?jié)舛纫布眲∩仙?，瓦斯含量超出了安全范圍。隨著開(kāi)采作業(yè)的不斷進(jìn)行，在工作面推進(jìn)的過(guò)程中并不存在明顯的周期來(lái)壓現(xiàn)象。

3.綜放工作面瓦斯治理技術(shù)

(1)采前預(yù)抽

根據(jù)該礦區(qū)瓦斯涌出量的具體分析，在采區(qū)回風(fēng)上山工作面煤層的發(fā)生條件下，設(shè)計(jì)采用順層順排上下長(zhǎng)距離鉆孔預(yù)抽的技術(shù)，這一技術(shù)下可以有效實(shí)現(xiàn)瓦斯治理。在綜放工作面上的特定位置，沿著正確的方向進(jìn)行長(zhǎng)孔的構(gòu)造，并且保障各個(gè)鉆孔之間間距的合理性，孔距設(shè)置為5m，總共布設(shè)40個(gè)。下排孔的水平距離和孔高分別保持在0.3m和1.8m左右。

(2)回風(fēng)巷高位抽放

在此綜放工作面的瓦斯防治上，因?yàn)楦吲潘锏啦](méi)有充分發(fā)揮其作用，在開(kāi)采作業(yè)中可以選取以下的開(kāi)采方式：

①利用煤礦深孔鉆機(jī)在工作面上挖深孔，且這些深孔之間的距離保持在3m左右，為該鉆孔設(shè)置10個(gè)鉆頭，在這一條件下，上抽采巷道與預(yù)先放煤煤體預(yù)先連通，整個(gè)工作面上的放煤速度得到了有效的控制，保持在了相對(duì)理想的條件下，即使存在鉆孔泄壓作用力的影響，也可以直接經(jīng)由該鉆孔來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)先放煤中氣體的提取，將采空區(qū)中的氣體量保持在了安全范圍內(nèi)，為作業(yè)人員創(chuàng)造了良好的條件。

②工作面回風(fēng)巷中修建高位鉆孔，利用輸氣管道排空上角，在采礦區(qū)回風(fēng)上坡工作面預(yù)放煤。鉆頭與鉆頭之間保持5m的距離，鉆孔點(diǎn)處于回風(fēng)口頂部位置，孔與孔之間保持0.5m的距離。

③施工地鉆采用地鉆的方式，這一方式下可以有效提高工作面的卸壓和預(yù)放煤層的效果，實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)漏風(fēng)的有效控制，進(jìn)而減少?gòu)牟煽諈^(qū)域流向工作面上角的瓦斯。

(3)水力壓裂弱化頂煤

隨著該綜放工作面上開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)行，因?yàn)榈谝坏V區(qū)上風(fēng)回風(fēng)第二個(gè)截?cái)嗵幍拿后w破碎程度不高且不易破碎，在該工作面的瓦斯防治方面，選用水力壓裂技術(shù)來(lái)進(jìn)行頂煤的弱化更為有效。在瓦斯防治方面如果選用的是這一技術(shù)，需要在明挖和車(chē)道上進(jìn)行水力鉆孔的布設(shè)，通過(guò)壓裂技術(shù)，也就使得頂煤的強(qiáng)度有所降低，頂煤具有更好的滲透性，通過(guò)這一方面的改進(jìn)，隨著開(kāi)采作業(yè)的進(jìn)行，頂板就會(huì)伴隨著開(kāi)采作業(yè)及時(shí)坍塌，也就可以避免集中采出的瓦斯和大量采空瓦斯現(xiàn)象的出現(xiàn)。頂部車(chē)道連通以后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)初始抽氣超限的控制，最大程度上將瓦斯?jié)舛瓤刂圃谡５姆秶鷥?nèi)。

(4)設(shè)置臨時(shí)風(fēng)障

綜放工作面的瓦斯防治方面，通過(guò)對(duì)該工作面的瓦斯分析，發(fā)現(xiàn)臨時(shí)風(fēng)障的設(shè)置同樣可以對(duì)瓦斯控制起到重要的作用。工作面上的開(kāi)采作業(yè)非常復(fù)雜，為保障開(kāi)采作業(yè)的安全、高效進(jìn)行，必須要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)開(kāi)采中的相關(guān)數(shù)據(jù)，一旦在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)上隅角瓦斯?jié)舛瘸隽苏Ｏ拗档那闆r，就可以立即進(jìn)行臨時(shí)風(fēng)障的設(shè)置，通過(guò)這一設(shè)置，就可以使得在工作面上的風(fēng)流可以正常流經(jīng)上隅角，在風(fēng)力作用下，該處的瓦斯?jié)舛染蜁?huì)逐步被稀釋。但這一瓦斯防治方法更多地應(yīng)用于應(yīng)急處理中，后期還需要針對(duì)工作面瓦斯超限的具體情況開(kāi)展詳細(xì)的分析，制定有針對(duì)性的瓦斯防治方案。

(5)層頂板巷排放上隅角瓦斯

層頂板巷排放上隅角瓦斯的方式，對(duì)于降低瓦斯?jié)舛韧瑯佑兄匾淖饔??；夭擅骓敯寰蜩徟磐咚箤?zhuān)用巷，頂板回風(fēng)巷在采空區(qū)的頂部也就形成了漏風(fēng)匯，該漏風(fēng)匯的存在就可以使得瓦斯?jié)舛扔兴档?。與其他的瓦斯防治技術(shù)相比，這一處理方式下的瓦斯排放與控制都更為有效，完全解決了上隅角瓦斯超出限值的情況。頂板漏風(fēng)匯形成后，在采空區(qū)的瓦斯就可以快速排出，有效降低了區(qū)域的瓦斯?jié)舛?，上隅角的氣體流動(dòng)方向也隨之發(fā)生了同步的變化，由原先的從采空區(qū)涌出變?yōu)橄虿煽諈^(qū)流入。

4.結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，煤礦行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展中，瓦斯事故依舊時(shí)有發(fā)生，煤礦企業(yè)面臨著巨大的人員傷亡和社會(huì)經(jīng)濟(jì)損失。隨著人們對(duì)煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)的重視，綜放工作面的瓦斯防治和控制成為了企業(yè)不可忽視的重要方面，各個(gè)煤礦企業(yè)都應(yīng)該根據(jù)自身的實(shí)際情況，來(lái)選取最為恰當(dāng)?shù)耐咚钩榉藕头乐渭夹g(shù)。