李庆阳
龙煤双鸭山有限责任公司东保卫煤矿 155133
摘 要：介绍东保卫煤矿大倾角高瓦斯综采工作面瓦斯综合治理措施，如合理确定风量、通过抽放半径和瓦斯富集区确定瓦斯抽放钻孔、上隅角埋管抽放等，降低了高瓦斯煤层煤体瓦斯含量，解决了大倾角高瓦斯工作面回风、上隅角瓦斯超限问题。
关键词：瓦斯抽放 低导叶压风排渣 上隅角 增加风量
1 概况
东保卫煤矿设计生产能力为60万t/a，现核定生产能力为105万t/a，属高瓦斯矿井，现主采30、36、38、41层，煤层赋存稳定。矿井采用分区抽出式通风。36#煤层平均厚度1.9m，煤层倾角24°-29°，无自燃现象，煤尘具有爆炸性，瓦斯含量在3.5-5.5m3/t，瓦斯压力0.3-0.5Mpa。
2012年瓦斯绝对涌出量28.31m3/min，相对涌出量14.868 m3/t，被鉴定为高瓦斯矿井；2016年瓦斯绝对涌出量34.374 m3/min，相对涌出量21.42 m3/t。
一采区36层-700左综采工作面位于一采区-500轨道下山左部，北邻-640采空区（无积水），西邻F11 H=25m，东部靠近F30 H=10m，上部为30层（未采动），距36层层间距27m，下部为41煤层（未采动），41层距36层层间距60m。工作面长度200m，走向长度578.3m，采用ZY5200-12.5/28液压支架综采生产工艺，一次采全高，全部垮落法管理顶板，工作面通风系统为U型通风。该面瓦斯含量为4.3m3/t。
2 瓦斯来源分析
工作面及上隅角瓦斯来源有两部分：（1）煤体通过煤机落煤产生和断层处的顶底板裂隙产生，这部分瓦斯绝大多数被风流稀释带走，断层顶底板裂隙产生的瓦斯未及时被稀释就会滞留在采空区。（2）来自采空区煤柱、临近煤层、顶底板裂隙，这部分瓦斯将长期滞留在采空区。
3 瓦斯治理措施
3.1本煤层瓦斯治理
通过压力、浓度衰减法确定36#煤层3个月瓦斯抽放半径为2.5m时。在运输巷每5m布置一个钻孔，钻孔长度设计160m，采用改进高瓦斯煤层顺层钻孔施工工艺，改用大扭矩低导叶压风排渣履带式钻机，该钻机采用低导叶螺旋钻杆钻进，通过压风排渣，施工顺层煤体钻孔。开孔采用153mm钻头扩孔安装孔口除尘器，安装完成后，利用94mm钻头钻进，利用压风排渣，风力排渣的压缩空气压力不小于0.5MPa，正常情况下每班施工钻孔长度保证在60—100m，按设计长度160m计算，两个小班或三个小班能够完成一个顺层煤体钻孔，且钻进过程中，在风压正常情况，不会出现卡钻、抱钻现象。钻孔施工结束，采用两堵一注带压封孔技术。（具体抽放参数、封孔、钻孔见表1、图1、图2、图3）
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该面瓦斯含量4.3m3/t，该面可采储量29.64万t（按95%回采率计算），煤体瓦斯储量达到127万m3，经过五个月的瓦斯预抽，其中12月为边采边抽，累计抽放量60.6万m3，煤体瓦斯抽采率47.7%。
3.2 增加工作面风量
工作面正常配风，可根据瓦斯涌出量调整，考虑进、回风巷及工作面空顶区断面，同时，考虑邻近层、采空区瓦斯涌出，风速选择2-4m/s较为适宜，即符合防尘的要求，也达到防治瓦斯的目的。根据实际情况，该面初采期间风速为780m3/min，风速为1.63m/s，经过调整，风量增加到1050m3/min，风速为2.18m/s。
3.3 仰角抽放
根据矿山压力规律，工作面回采过20-40米后，在工作面采空区形成一个采动压力场，垂直向上形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。该抽放方式主要是利用工作面回采动压垮落在采空区后方形成的顶板裂隙通道抽采瓦斯，把大部分高浓度瓦斯从抽放管路排至地面，减小采空区瓦斯涌出，解决上隅角和回风瓦斯超限问题。在回风巷内布置钻场，间距40米，钻孔布置在顶板岩石内，单孔长度120米，按照以往36#煤层瓦斯富集区判断，该面瓦斯富集区范围在距顶板6-25米，距回风巷向下8-60米，由于仰角单孔不能够做到全部起到抽放作用，为保证抽放效果，每个钻场布置16个钻孔，低位钻孔9个，高位钻孔7个，保证每个钻场抽放钻孔持续发挥作用（具体如图3）。经过实践证明，工作面回采过程中，仰角抽放总浓度稳定后，基本保持在16-23%，抽放纯量保持在7-13m3/min，有效的保证了回采期间上隅角瓦斯超限的问题。
图3 仰角钻孔示意图
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3.4 上隅角抽放
沿工作面上帮向上隅角吊挂一趟Φ400mm骨架风筒（见图3），管路伸向采空区，距末排单体500-1000mm，风筒末端利用普通风筒封堵，并在末端往后500mm范围内的风筒中上部扎小孔，回采过程中，随上端头回柱回收风筒，始终保持风筒末端距末排单体的距离。上隅角抽放主要是防治采空区瓦斯在上隅角涡流范围内积聚。
图3 上隅角抽放示意图
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4 治理效果
在本煤层钻孔超前治理煤体瓦斯的基础上，通过增加风量、合理布置仰角抽放钻孔及上隅角明管抽放等综合瓦斯治理措施，大大降低了采空区瓦斯向回采空间的涌出量，使回风流的瓦斯由原来的0.8%左右降到0.4-0.7%，上隅角瓦斯浓度由原来的0.9%以上降到0.6-0.75%，有效的解决了工作面安全回采的瓶颈问题，保证了工作面安全高效回采。（具体对照参数如图4）
图4 回风、上隅角瓦斯浓度与抽放效果对比图
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5 结语
为防止瓦斯事故，杜绝瓦斯超限，提高回采率，确保煤矿安全生产，要不断研究适合具体情况的管理和治理技术，通过这些技术的落实，煤矿瓦斯事故将会大幅减少，在瓦斯治理上必须遵守“以风定产、先抽后采、监测监控”坚持不懈。
参考文献：
【1】徐方德.煤矿瓦斯抽放实用技术【M】.北京兆成印刷有限责任公司.2007年9月
【2】程远平.王海峰等.煤矿瓦斯防治理论与工程应用【M】.中国矿业大学出版社.2010年12月
【3】何学秋.煤矿瓦斯防治技术与工程实践【M】.中国矿业大学出版社.2011年3月
作者简介
李庆阳（1986年2月23日——） 男 毕业于黑龙江科技大学，工程师 通风专业，现工作于东保卫煤矿 安全副总工程师