摘要：老虎台矿是一个瓦斯灾害严重的矿井，最大绝对瓦斯涌出量320.11m3/min，发生过瓦斯事故，教训非常深刻。尤其采用综采放顶煤技术以来，瓦斯涌出量大，时刻威胁矿井的生产安全，采取以预抽为主，辅以边抽边采，及合理调整风量、风压，加强科学的日常管理，形成了一整套完善、实用、有效的综合防治技术，已经取得很好的效果，并得到推广和应用，为类似煤层开采瓦斯防治提供了技术支撑。并成为“瓦斯综合治理与利用示范矿井”。
关键词：抽采；风量风压；管理
一、老虎台矿瓦斯抽采系统及能力
老虎台矿是一个瓦斯灾害严重的矿井，矿井从1954年开始抽采煤层中瓦斯，现有东、中、西三个抽放系统，共安装11台水环式真空瓦斯抽放泵（见表），井上、下接设Φ108～426mm瓦斯管路6万余米，三处泵站通过井上、下管网联通，采用多机联合抽采方式，实现了对井下各采点连续抽采，最大抽放能力600 m3/min。到2013年末抽采瓦斯纯量30.69亿m3，平均瓦斯抽采率55.75%，年最大抽采瓦斯纯量131681428.40m3（2001年），由于老虎台矿综放面已进入二幅、三幅开采，采空区空间大，气压变化，瓦斯涌出量变化较大，给综放面的瓦斯防治带来很大困难。
二、综放面瓦斯防治技术
（一）瓦斯抽采技术
1、预抽
老虎台矿综放面原生煤体开采基本都已结束，已进入二幅、三幅开采，综放面开采前都进行了预抽，煤层中的瓦斯，经过预抽以后，开采以后的剩余瓦斯含量降低，确保开采期间的瓦斯治理。
2、边抽边采
1）尾巷（高位巷）抽采，在工作面上方5～8m布置两条或三条巷道，以及在上隅角，接设瓦斯管路，与外围大巷的干管连接，形行成抽采系统。一般工作面回采30m以上时，开始抽采采空区的瓦斯。工作面走向超过500m，考虑尾巷的抽采半径，一般施工第二尾巷。尾巷抽采率一般都在60～90%，是综放面瓦斯治理的主要措施。
2）上隅角埋管抽采
回采前，在上隅角设置好4寸管，管口打好木垛，随着工作面的回采，在回顺交叉埋管，与回风顺槽的瓦斯管连接，行成抽采系统，辅助抽采上隅角或工作面上部的瓦斯。
3）钻孔抽采
工作面临近尾采期间，当尾巷距工作面较远，抽采效果下降，在工作面外围巷道或采区巷道，向工作面后部采空区上方施工钻孔，辅助抽采采空区瓦斯。
（二）通风管理技术
1、风量调整
老虎台矿采用两翼对抽出式通风方式，矿井东西翼主扇各配备3种功率的电机。分别为450KW、630KW、1600KW（1050KW）,分为3个风量等级，矿井最大风量29000m3/min，矿井通风系数1.7～2左右，主扇还安装了变频装置，可以实时调节矿井风量。
2、风压调节
（1）通风压力与抽采压力一致
综放面在设计时，考虑矿井的通风压力与瓦斯抽采压力要保持一致。依靠矿井通风压力与抽采压力，抑制综放面采空区的瓦斯涌出。由于采用两翼对角式通风方式，即矿井东翼的采区由东向西回采；矿井西翼的采区由西向东；矿井中央部分的采区根据矿井通风压力，考虑工作面回采方向及尾巷抽采。
（2）综放面采空区压力调整
综放面采空区压力调整分两部分：一是尾巷通风压力调整。根据矿井通风压力，调节尾巷通风压力微正压，使采空区瓦斯向尾巷方向运移，减少工作面采空区的瓦斯涌出；二是调节工作面两端的压差，下隅角开缺口。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工作面下端头处由于前后部运输机头，通风断面小，增加下隅角漏风和工作面两端的压差。开缺口、端头支架高起，增加通风断面，降低工作面上部的压差，减少采空区的瓦斯涌出量；外围通风压力调整，降低回风系统的通风压力，控制采空区瓦斯涌出量。
（三）日常管理技术
1、气压观测
（1）和气象台合作，每天向矿预报一周内的大气压力平均值，保安区（矿一通三防车间）根据气压的变化情况，采取超前抽采措施，提前增加抽采强度，抽采采空区内的瓦斯。
（2）保安区调度，每小时记录一次大气压力值，时刻掌握气压变化情况，气压变化及时通知相关检查人员及现场瓦斯检查员，加强巡回检查。调度根据气压变化及井下风流瓦斯变化情况，及时增加尾巷的抽采，加强综放面瓦斯抽采的强度。
2、瓦斯泵联合运转
老虎台矿地面分东、中、西三个永久瓦斯抽采系统，三处泵站通过井上、下管网联通，当大气压力下降速度快、幅度大时，逐渐增开瓦斯泵，采用多机联合抽采方式，加强对综放面及井下各抽采点连续抽采，增加瓦斯抽采量。
3、地面瓦斯泵站直接抽采瓦斯尾巷
综放面瓦斯尾巷至少有两趟管路与水平大巷的干管连接，尾巷管路与地面两个瓦斯泵站连接，即一个泵站可以专门抽采综放面尾巷；也可以，两个泵站专门抽采综放面尾巷（一个泵站抽采一趟管路），提高综放面的瓦斯抽采能力。
4、加强检查，监测监控
根据综放面瓦斯涌出的特点，放煤、移架是瓦斯涌出量大的生产工序，气压正常时，可同时进行割煤、放煤；气压低时，割煤、放煤不同时进行。加强生产中的瓦斯检查，控制超限。在工作面架后适当位置设置瓦斯传感器，监视架后风流瓦斯变化情况。上隅角、架间设置风障，增加架后及上隅角的风量，及时稀释瓦斯。
5、特殊工序采取特殊措施
采空区瓦斯向工作面上部采空区运移，综放面上部架后放煤、上隅角附近移架、放顶时，瓦斯涌出量增加，涌出的瓦斯来不及稀释就进入回顺，是瓦斯容易超限的生产工序。[1]进行上述生产工序时，工作面临时增加风量或增加上隅角埋管、尾巷的抽采强度。
6、综放面风流瓦斯按程序治理
保安区调度对监测中心瓦斯监测参数变化情况加强观察，现场瓦斯检查员加强巡回检查，发现工作面风流瓦斯浓度增加时，按程序治理：首先，停止采空区注氮（下隅角注氮气防止采空区煤碳氧化）；其次，调节入风煤门风窗直至风门开放，增加工作面风量；再次，地面监测中心站调控尾巷远控阀门，进行抽采或增加抽采强度。根据风流瓦斯浓度，逐渐按程序采取防治措施，及时治理瓦斯。
三、瓦斯防治技术效果分析
1、老虎台矿是煤与瓦斯突出矿井，瓦斯含量大，煤层开采，必须先抽后采，加强预抽，降低煤层中的瓦斯含量和压力。原生煤体开采前，要制定切实可行的抽采规划，提前3～5年对要开采的煤层进行预抽。可根据矿井的地质情况和煤层的透气性系数，采取可行性的预抽方法，降低煤层的瓦斯含量，降低开采过程的瓦斯涌出量[2]。
2、特厚煤层分层开采，上幅及邻近煤层对开采煤层有预抽作用，老虎台矿经过总结：两侧开采时，对中间开采煤层有68%预抽作用；一侧开采，对开采煤层有38.6%预抽作用；上幅开采，对下幅开采有32.67%的预抽作用。
3、生产接续规划的采区，生产准备前，在防火的前提下，可适当对临近的采空区进行抽采，预抽准备区瓦斯，减少掘进或回采期间的瓦斯涌出量。
4、综放面开采，瓦斯治理以抽采为主，风排为辅。老虎台矿综放分层开采，采空区的空间大，大气压力下降时，采空区内的高浓游离瓦斯涌出到采掘空间。气压下降，瓦斯涌出量是平时的5～25倍。因此，治理瓦斯，必须做到以下2点：
（1）根据气压变化的幅度，提前加强采空区的瓦斯抽采量；
（2）根据气压变化及风流瓦斯浓度，及时增开瓦斯抽采泵；
5、随着综放工作面进入二幅、三幅开采，工作面的抽采率下降。但是，极端天气条件（降雨雪前、阴天、气压下降），瓦斯涌出量急剧增加，泵站及尾巷抽采系统必须保证足够抽采能力和系数。
6、采区设计要充分考虑矿井通风压力和抽采压力。通风压力与抽采压力方向一致有助于控制采空区瓦斯涌出和抽采，利于综放面瓦斯的治理。
7、瓦斯抽采，要坚持“多点、均匀、低压、高浓”的原则，平衡好抽采与防火的关系。老虎台矿分层开采，采空区空间大，与外围巷道漏风通道多。因此，抽采瓦斯要加强抽采浓度、温度、负压的检查，每天对抽采的气体进行气体分析，加强抽采地点相关旧区旧巷的封堵，防止漏风，发生自然发火事故。
作者简介：李松林，生于1974年4月，通风工程师，老虎台矿通风通风副总工程师，毕业于辽宁工程技术大学，一直从事一通三防技术管理及隐患治理工作，有多篇论文获省、市级优秀论文，并发表发表。
论文作者:李松林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：瓦斯论文; 采空区论文; 工作面论文; 矿井论文; 压力论文; 煤层论文; 气压论文; 《防护工程》2018年第20期论文;