铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿 辽宁调兵 112700
摘要：小青煤矿N2407长距离综采工作面是全省首家试验智能化开采的工作面，新工艺高度自动化释放巨大产能对瓦斯治理提出新要求。为保证工作面安全、高效、快速回采，在认真分析瓦斯地质和新工艺特点基础上确定采用回风顺槽顶板斜交钻孔和回风隅角埋管作为工作面瓦斯治理的主要方法，同时在应用顶板斜交钻孔抽采时打破常规提出顶板斜交钻孔同时抽采采空区和本煤层瓦斯的设想，实际应用效果较好。
关键词：长距离；智能化开采；瓦斯治理方法
瓦斯抽采是消除煤矿重大瓦斯事故的根本性措施，抽采方法的选择依赖详细的地质资料支撑和对生产过程的具体掌控。小青煤矿N2407综采工作面设计长度突破330米，并且首次采用智能化开采工艺，做好瓦斯治理工作具有重要的社会、安全和经济效益。
1、工作面情况介绍
1.1工作面设计
工作面设计长度330m，倾向1220m，可采储量113万吨。采用走向长壁开采，回采工艺为智能化
综采。采用自然跨落法管理顶板，通风方式为“U”型通风。工作面设计日产量3000吨（纯煤），可采期限13个月。
1.2瓦斯地质情况
N2407工作面位于小青井田N2W采区，西侧与N2405采空区以煤柱相隔，东侧相邻工作面尚未开采，北侧以人为划定边界与双树子煤矿相邻，南侧为采区巷道，具体位置见图1。
.png)
所采4煤层单斜构造，坡度较缓，煤种牌号以长燃煤为主，气煤次之。煤层自然倾向性为二类自燃，自然发火期3～6个月，采空区自燃“三带”分布为散热带30～35m，氧化带35～70m，窒息带70～110m。
4煤层发育两个分层，其中4-2分层纯煤厚度2.1m，夹矸平均厚度0.8m。其上部1.80m～7.10m处发育4-1分层，平均厚度0.42m，不可采。其下部10m～14m处发育有7煤层，平均厚度0.58m，不可采。伪顶为泥岩，平均厚度1.07m。直接以粗砂岩为主，平均厚度4.10m。老顶以粉砂岩、粗砂岩、砂砾岩和中砂岩为主，具体见图2。
.png)
4煤层原始瓦斯压力0.25MPa，瓦斯含量6.67m³/t，可解析瓦斯量4.66m³/t，受临近采空区影响实测可解析瓦斯量4.0m³/t，煤层透气性系数0.029。7煤层原始瓦斯压力0.33MPa，瓦斯含量5.34m³/t，可解析瓦斯量4.05m³/t，煤层透气性系数0.017。
2、瓦斯运移规律分析
2.1瓦斯来源分析及涌出量计算
回采过程中瓦斯涌出主要来源于本煤层、临近层及围岩。
按工作面设计产量计算回采过程中瓦斯涌出量。
Q=Wj×T÷1440
式中：Q—瓦斯涌出量，m³/min
Wj—煤层可解析瓦斯量，m³/t
T—工作面产量或对应采动煤量，t/d
1440—时间换算系数
计算结果表明本煤层4-2分层是瓦斯的主要来源。
2.2生产活动对瓦斯涌出影响分析
回采过程伴随工作面一定范围内地应力重新分布。煤层开采后上覆岩层形成半拱结构，由“煤壁-已冒落的矸石”支撑体系来支撑，工作面前后的支承压力状态如图3所示。
2.2.1本煤层瓦斯运移规律
应力增高区一般在工作面前方30～50m处达到峰值，该处岩层处于三向受力状态呈弹性变形。由于砂泥岩互层顶板厚度和范围不均，其内部产生的应力大小不同，不同的应力相互作用使其内部产生以纵向为主的压裂裂隙。这些裂隙处在超前支撑应力峰时几乎处于闭合状态，随着工作面推进进入卸压区后压力逐渐降低且转为二向受力状态，压裂裂隙逐渐开放并上下沟通，形成更大的裂隙通道。
煤层由于硬度较低、抗压强度小，在压力增高区受压后呈塑形变形，体积膨胀裂隙发育。在卸压区距煤壁大约10m范围内裂隙发育到满足瓦斯向外扩散的程度，吸附瓦斯迅速解析并不断沿顶板裂隙向上运移。就整个工作面前方煤岩体而言总会在一定高度和范围内出现离层，这些离层如果与抽采钻孔连通就会形成负压区，到达负压区的解析瓦斯由于钻孔密度限制只有很少一部分被直接抽采，而大部分会暂时富集于此。工作面继续推进，负压区离层间隙越来越大，与钻孔之间的阻力越来越小，于是富集的瓦斯就会顺利地被钻孔抽采。本煤层解析瓦斯不能全部实现抽采，剩余的瓦斯将在落煤时被风排进入工作面及回风系统。
长距离工作面最大特点是推进慢，这恰恰为煤岩体预裂创造条件。
智能化开采工艺显著特点是自动化、程序化作业，液压支架对顶板支护更为主动和均衡，使得工作面周期来压更具规律性，保证本煤层卸压瓦斯在煤体暴露前均匀释放。
.png)
.png)
2.2.2临近层瓦斯运移规律
临近层瓦斯运移相对简单，其中4-1分层瓦斯在直接顶垮落时直接进入采空区，7煤层在采过80m左右沿底板裂隙逐步进入采空区，围岩瓦斯在采空区直接释放。采空区自下而上形成冒落带、裂隙带和弯曲下沉带并形成“O”型卸压圈。处于漏风带的冒落带瓦斯在通风负压作用下向回风隅角汇集可以通过埋管抽采，裂隙带若布置钻孔人为造成负压区，泄压瓦斯就可以被顺利抽采。
3、瓦斯抽采方法选择
受煤层透气性限制不进行预抽。瓦斯治理主要采用回风顺槽顶板斜交钻孔和回风隅角埋管抽采方法。钻场、钻孔、埋管抽采设计见图4。
4、瓦斯抽采效果
工作面初采期间由于不具备卸压条件，瓦斯治理主要靠通风方法解决。初采时配风量1500m³/min，回风平均瓦斯浓度0.6%，最大瓦斯涌出量11m³/min。正常回采时工作面配风量800m³/min，回风平均瓦斯浓度0.5%，最大瓦斯涌出量13.4m³/min，瓦斯抽采率70%。
5、结语
瓦斯抽采是综合瓦斯地质和矿压理论在内的一项复杂生产技术，其途径就是建立一个通向瓦斯富集区便于瓦斯流动的通道，使高浓度瓦斯在封闭管道流动，减少瓦斯事故对安全生产的影响。本文所述抽采方法即有普遍意义，也存在适用条件的局限性，但作为一种抽采方法的探索具有一定的技术价值。
作者简介
王晓伟，男，工程师，1974年生人，1996年毕业于抚顺煤炭工业学校矿井通风与安全专业，2010年毕业于辽宁工程技术大学采矿工程专业。现任铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿通风副总工程师。