山西兰花科技创业股份有限公司大阳煤矿分公司 山西省晋城市 048002
摘要：现如今，我国煤炭开采深度不断增加，因此煤层瓦斯含量也越来越高、瓦斯压力越大，这种情况下严重制约了煤炭采掘工作面的生产。对于当前的煤炭开采企业而言，瓦斯已经成为制约回采工作面稳定、安全生产的一大难题。基于此，本文笔者分析煤矿综放工作面过程中瓦斯涌出来源，并针对其中的问题进行分析，提出几点措施，对瓦斯进行治理，提高瓦斯抽采浓度及瓦斯抽采量。
关键词：综放工作面；瓦斯治理技术；应用
引言
当前，煤炭资源开采越来越多，但是工作面在回采期间常常有瓦斯涌出，瓦斯治理难度大，如何采用多种瓦斯治理手段，提高瓦斯抽采量，减少工作面回采期间的瓦斯涌出成为高突矿井亟需解决的问题。
1综放工作面瓦斯源分析
在回采工作面范围内存在瓦斯涌出的地点称为瓦斯源，瓦斯涌出源的多少以及各源涌出瓦斯量的大小直接影响着采场的瓦斯涌出量。考虑到影响综放工作面瓦斯涌出量和瓦斯涌出来源数量的因素有许多，其中除了直接影响因素煤层瓦斯含量、透气性、衰减系数等，还有回采工艺、回采率、开采强度、推进速度、工作面的风量及采空区的漏风等诸多因素，按瓦斯空间涌出源可将综放工作面瓦斯来源分为三大部分，主要包括煤壁瓦斯涌出、工作面采落煤瓦斯解吸涌出和采空区（含围岩）瓦斯涌出。
2实例
某煤矿综放工作面，煤层和围岩透气性差，上部邻近层可采煤层为12#煤、3#煤，且瓦斯含量高，其中12#煤瓦斯含量6.24m3/t，瓦斯压力0.78MPa，3#煤瓦斯含量6.89m3/t，瓦斯压力0.85MPa。
K8201综放工作面标高534~565m，埋藏深度425~701m，平均570m左右，煤层倾角5°，上部除3#煤层局部开采外，其他煤层均未开采，15#煤与12#煤层间距为34m，12#煤未采，属于高瓦斯煤层，15#煤与3#煤层间距为135m，3#煤局部已采，属于高瓦斯突出煤层。
3分析问题
工作面采用综放长壁采煤工艺，由于工作面生产能力增大及推进速度增快，导致工作面后部采空区瓦斯浓度涌出量增大。（1）当采空区瓦斯涌出强度较小时，采空区内的瓦斯含量较少，瓦斯大部分集聚在采空冒落空间的顶部，距工作面较远，对回采时的安全生产影响不大，瓦斯积聚区距工作面上隅角是有一定距离的。（2）当采空区内瓦斯涌出强度较大时，采空区内瓦斯积存量较大，采空区冒落空间顶部空隙瓦斯浓度接近100%的饱和状态，高浓度瓦斯界面最低位置必然要下移，距工作面会愈来愈近，最终会先到达工作面上隅角，导致上隅角瓦斯呈现上升趋势危及回采安全。（3）工作面后部刮板运输机机尾存在的大量浮煤不及时清理造成堵塞风流，从而导致上隅角瓦斯呈现上升趋势危及回采安全。
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4瓦斯分源治理技术应用
4.1煤层瓦斯源治理
煤层的瓦斯抽放包括预抽、边采边抽和强化抽采等方式，掘进时期主要是在运输和回风巷道打顺层钻孔预抽预采煤体中的瓦斯，工作面贯通后沿运输巷道布设扇形钻孔钻场，实现边采边抽，针对高瓦斯区域实行强化抽采。钻场钻孔的具体参数参照工作面的实际条件和技术装备进行设计。
4.2采空区瓦斯源治理
近年来，我国对工作面采空区瓦斯的治理取得了一定的成果和经验，一般有采空区尾巷埋管、顶板走向高位抽放巷、采空区高位钻场长钻孔及地面钻井等多种抽放措施。针对综放工作面采空区瓦斯来源和应用工作面实际条件，提出了一种优化瓦斯专用抽抽采巷道层位的新布置方式，即将瓦斯专用抽放巷布置在工作面处于釆动形成的顶煤裂隙内，与工作面回风顺槽水平内错一定距离，沿煤层顶板掘进。
（1）地面垂直钻孔瓦斯治理
虽然顶板高抽巷治理瓦斯取得了一定的效果，但工作面高强度综放开采工艺瞬间落煤量大，特别是在工作面开采周期来压期间，采空区高浓度瓦斯瞬间涌向回采工作面；加之顶板高抽巷位置较低，不能把采空区上部及深部的瓦斯抽出，采空区上部和深部仍然聚集大量的高浓度瓦斯，工作面瓦斯浓度难以控制在安全范围之内，并且高抽巷内瓦斯浓度经常处于爆炸范围之内，造成安全隐患。因此，针对当前顶板高抽巷应用过程中存在的一些弊端，通过分析研究及技术论证，提出了采用地面大直径垂直钻孔替代顶板高抽巷的技术思路。
①地面垂直钻孔设计原理在8204工作面走向320m范围内，布置7个垂直钻孔，孔间距为50米，终孔位置内错5204巷15-30m，首孔距工作面切眼32m；垂直钻孔孔径为311mm，钻孔长度平均为500m，垂直进入3-5#煤层，工作面地面垂直钻孔布置平面图。
②地面垂直钻孔瓦斯治理效果通过地面垂直钻孔大流量抽采采空区瓦斯，减少了8204工作面的瓦斯涌出量，并改变了采空区漏风流场，大幅度降低了回风流及上隅角瓦斯浓度。
（2）上隅角瓦斯治理
在高瓦斯矿井采空区漏风流场易引起上隅角瓦斯积聚，尤其是综放工作面采空区上隅角处瓦斯积聚的治理问题一直为煤矿安全研究领域所关注，治理隅角瓦斯的措施主要有两种，一种是增加漏风汇：即改变常规的U型通风方式，增加漏风汇，或是在上隅角处采取抽放措施，形成特殊的漏风汇；另一种是减少采空区漏风量，抑制上隅角瓦斯涌出，即通过堵漏和均压的措施。但以上方法存在不足，或成本高，或浪费资源，或治理效果不佳，针对以上问题，在应用工作面提出了上隅角插管抽采和局部均压通风配合高位瓦斯专用抽放巷共同治理上隅角瓦斯超限问题的方法。
4.3加强通风
防止综放工作面瓦斯超限的有效方法是增加风量，在一定条件下，针对高瓦斯煤矿的综放工作面，如果井下风量足够，加大风量对于瓦斯治理是可行的。但是实践证明，如果只是单纯的增大风量，对于瓦斯治理的效果有限。首先，井下通风机效能、巷道宽度都会影响风量的大小，其次综放面的采空区往往储存了大量的瓦斯气体，当风量加大到一定程度时，采空区进回风压差势必会增大，这样的结果也势必会使采空区的瓦斯漏出量增多，从而工作面瓦斯超限，影响安全生产。
4.4抽采
综放工作面采用U+I通风方式和走向高抽巷加伪斜高抽巷处理初采期间采空区的瓦斯。即在工作面上隅角施工一条小断面斜巷与走向高抽巷末端贯通，使初采期间采空区和邻近层的瓦斯在高抽巷的抽放负压下，抽排到地面泵站。小断面伪斜高抽巷关键是要布置在顶板初始冒落的边缘带以下，工作面在初采向前推进，伪斜高抽巷道随顶板的冒落逐步塌落形成裂隙空洞，使高抽巷能够抽排上覆邻近煤层的卸压后的不稳定瓦斯涌出。伪斜高抽巷下端采用料石、黄土、水泥密闭，在闭墙上留设直径为500mm的瓦斯管两根。
4.5建立瓦斯监测系统
矿井瓦斯监测系统一般由传感器、井下分站、信息传输系统和地面中心站等组成。①监测传感器是监测系统的感知部分，目前常用的是脉冲型报警断电仪；②井下分站收集接入的各种传感器送来的模拟信号并进行整理，执行各种命令，控制所关联的设备设施；③信息传输系统是分站和中心站的连接部分，直接影响信息的传输质量。
结束语
煤炭瓦斯在治理过程中有很多需要注意问题，企业在生产过程中，要结合具体问题具体分析和治理，提高科学有效的治理对策，让煤矿瓦斯治理的安全工作落到实处。不论是管理人员还是入井作业人员都要明白瓦斯治理的重要性，利用科学合理的治理方案和措施，持续改进并完善治理工作，方能保证井下瓦斯治理工作的稳步进行。
参考文献：
[1]杨社.大采高综放工作面瓦斯治理技术研究[D].河北工程大学，2015.
[2]陈殿赋.高产高效综放工作面瓦斯治理技术与实践[J/OL].矿业安全与环保，2015，42（03）：66-70.
论文作者:郑志新
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/9
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 采空区论文; 煤层论文; 钻孔论文; 顶板论文; 斜高论文; 《基层建设》2017年第33期论文;