摘要：高瓦斯孤岛工作面的瓦斯释放源比较复杂，瓦斯的异常涌出对矿井的安全生产和工人的安全造成了巨大的威胁。针对1011孤岛工作面回采过程中瓦斯异常涌出及上隅角瓦斯积聚的实际情况，制定了合理的瓦斯综合治理方案。通过合理配风，加强抽采以及顶板来压时的瓦斯治理应急措施等一系列技术手段，取得了良好的效果，有效控制了上隅角瓦斯积聚，实现了1011孤岛工作面的安全生产。
关键词：高瓦斯矿井 孤岛工作面 瓦斯治理
1引言
煤矿瓦斯是煤矿生产过程中可能引起严重灾害的一种气体。加强对瓦斯灾害的治理是保障矿井安全、高效生产的必要前提。在生产过程中,孤岛工作面采空区和相邻采空区瓦斯涌出致使瓦斯积聚。同时随着开采水平的延深、开采强度的加大,煤层的瓦斯含量增大,回采工作面的瓦斯涌出也相应增大。孤岛综采面瓦斯主要来自采空区，绝对瓦斯涌出量随产量的高低略有增减，但随着工作面推进长度的增加，揭露采空区的范围也加大，瓦斯涌出将会大幅度提高。孤岛综采面工作空间的瓦斯浓度较低，回风隅角是瓦斯浓度最高的地点，当通风系统不稳定或者工作面有地质构造时，瓦斯涌出量较大。在不同工序时瓦斯涌出量有所不同，一般在割煤、放煤、移架及多工序同时作业时大，但在不同工序时瓦斯涌出变化不大，瓦斯涌出不均衡系数为1.5~1.9。回采工作面和采空区内瓦斯特别是上隅角瓦斯的问题日益突出，因此孤岛工作面的瓦斯涌出是影响煤矿安全生产的一个重大问题。
2工作面概况
1011工作面为综采工作面，位于卧龙湖煤矿南翼采区东南部，该面为南翼采区最后一个采煤工作面。南部以岩浆岩侵蚀边界为界，北部以南一10煤回风上山保护煤柱线为界，为105采空区；西部为1010采空区，东部靠近岩浆岩侵蚀边界。工作面上方部分为106采空区。
3瓦斯来源分析
工作面初采期间，工作面风量1225 m3/min，绝对瓦斯涌出量为3.91m3/min；直接顶冒落后，绝对瓦斯涌出量为4.36 m3/min，采用风排就可以解决瓦斯问题。老顶初次来压后，随着采煤速度的加快，瓦斯涌出量逐渐增大，配风量增加至1885m3/min。主要解决回采期间来自本煤层释放的瓦斯、机尾段超前支护范围内瓦斯通过裂隙涌入工作面回风的瓦斯、采空区涌出瓦斯。回采期间绝对瓦斯涌出量最高达13.75m3/min。
本工作面瓦斯来源：（1）本层瓦斯（落煤及煤壁涌出），占瓦斯涌出总量54.4%；（2）1011工作面上临近1010工作面采空区，火成岩侵蚀区和构造带，瓦斯赋存异常，工作面顶板破碎，经常出现漏顶情况，造成采空区瓦斯涌出不均匀，采空区瓦斯涌出，占瓦斯涌出总量45.6%。因此采空区瓦斯治理非常重要。
4 瓦斯综合治理技术
根据该工作面瓦斯涌出来源采取了“五位一体”分而治之原则，对该工作面采用本煤层瓦斯预抽、高压注水排放本煤层瓦斯、风巷边孔与高位钻场预抽、埋管抽采采空区瓦斯、多措并举提高风排瓦斯等防治措施。
4.1回采工作面本煤层瓦斯抽采
1011工作面采取顺层钻孔和穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯，钻孔施工完后，既封孔联网进行本层预抽。1011工作面施行分块段区域预抽，根据该工作面采掘布置将其划分为3个块段。
顺层钻孔钻孔孔径108mm，封孔长度16m；穿层钻孔孔径108mm，孔深16～96m，封孔长度10m；钻孔孔口抽采负压大于20KPa。
预抽后煤层瓦斯含量最大由29.07m3/t降至5.33m3/t。缓解了风排压力，生产班回风瓦斯浓度基本保持在0.4~0.5%左右。抽采分区域预抽图：
图1：1011工作面抽采分区预抽4.2高压注水排放本煤层瓦斯
利用早班检修班期间，全断面施工排放钻孔及煤层注水钻孔，提前释放煤层瓦斯含量，降低回采期间工作面气体。
每1架施工1个排放孔，孔深8m；利用工作面防突预测钻孔注水，注水压力不小于8MPa。
4.3风巷边孔与高位钻场预抽
工作面风巷为沿空掘进，随着采深的增加，地压显著增大，工作面机尾段经常出现片帮掉顶，支架上部形成空洞，为采空区的瓦斯赋存和流动提供了通道和空间，易积聚瓦斯。工作面风流至工作面中部逐步漏入采空区，漏入采空区的风流从工作面后半段逐渐返回到工作面，同时将采空区瓦斯通过支架上部裂隙空洞处带出，导致工作面煤壁超前段顶部及巷道风流中瓦斯浓度逐渐增高。
在该工作面过109机巷底抽巷联巷、南一采区辅助回风上山、七联巷、南一采区辅助运输上山期间，机尾超前段顶板破坏严重，瓦斯渗漏明显。
上隅角顶部卸压区瓦斯治理采用高位钻孔抽采。在回风巷内，向采空区冒落带顶部裂隙区施工高位钻孔，抽采上隅角里侧顶部裂隙带瓦斯。钻孔开孔间距为25-45m，每组布置5-12个钻孔，孔径94mm，终孔间距根据上茬已施工钻孔抽放瓦斯浓度情况进行优化，控制范围为10-13m，终孔点控高为18-23m, 孔深约为80-120m，覆盖范围为工作面上隅角以下30m裂隙带。
图2：高位钻孔布置示意图
4.4埋管抽采采空区瓦斯
沿回风巷内预埋一趟DN315复合管，至工作面距切眼处10m处的采空区，抽采采空区瓦斯，抽放口用木垛架设成井字口保护好管路。回采过程中，每间隔12米敷设一路站管，抽采采空区及上隅角瓦斯，减少采空区内瓦斯涌出及上隅角瓦斯积聚。
随着1011工作面推进，为确保抽采治理效果，敷设三套抽采管路对1011工作面采空区及临近层进行抽采。
4.5多措并举提高风排瓦斯能力
①增大入风量，按照规程规定的限定风速，根据工作面推进情况，该面入风量最大提高到2000方；
②拆除进风侧三组风门，减少进风阻力；定期维护风巷及南一总回巷道，确保巷道断面，减少通风阻力；
③加强现场管理，确保安全生产。上下隅角挂好风障，工作面机尾段超前抹拐，设骨架风筒、埋吸管抽采等一系列手段降低工作面内瓦斯。
5瓦斯治理效果分析
通过分析工作面瓦斯来源，掌握本煤层及临近层瓦斯含量及赋存情况，采取针对性瓦斯防治措施，进行分源治理，有效控制工作面瓦斯。该工作面月抽放瓦斯量为11万m3，回风流气体控制在0.4%~0.5%，上隅角稳定在0.5%。保证了综采工作面安全高效回采。
论文作者:王双龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/29
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