叙永鑫福煤业有限公司灯盏坪煤矿 泸州市 646000
摘要：从整体角度分析，在采煤工作面上瓦斯的最高地点便是上隅角，积极做好上隅角瓦斯的控制工作可以减少瓦斯事故的发生，从本质上保障回采工作面的安全。为进一步做好瓦斯治理工作，本次研究选择灯盏坪煤矿为案例，从不同的角度进行了上隅角瓦斯治理试验，为接下来的采煤工作奠定基础。
关键词：采煤；工作面；上隅角；瓦斯；试验
1 矿井概况
叙永鑫福煤业有限公司灯盏坪煤矿生产能力为210Kt/a，采用平硐开拓，中央分列抽出式通风，瓦斯绝对涌出量15～18m3/min，瓦斯相对涌出量33～35m3/t，为高瓦斯矿井。可采及局部可采煤层7层，即为二叠系龙潭组的C11、C12、C17上、C17下、C20、C24、C25（从浅至深编号），层间距分别为4.85m、41.67m、1.44m、11.76m、10.33m、8.58m,煤层倾角25～33°。矿井目前主要开采C17下、C20、C24煤层，C17下煤层厚度为0.65～0.85m，一般0.75m，属中高灰特低硫中热发量无烟煤，瓦斯含量2.3～10.8 m3/t；C20煤层厚度为0.6～0.80m，一般0.7m，属中灰特低硫高热发量无烟煤，瓦斯含量3～14.7 m3/t；C24煤层厚度为0.9～1.20m，一般1.0m，属中高灰低硫中热发量无烟煤，瓦斯含量3.1～4.8 m3/t。
采煤方法为后退式走向长壁、煤层群联合开采，采煤工作面长向长450m，倾斜长80～90m，采用无煤柱开采，上区段运输平巷沿空护巷作为下区段回风平巷，上（下）顺槽分别通过采区上（中、下）部车场和石门与采区三采上山相连。矿井布置三采四掘同时生产（1个C17下采面，两个C20采面，一个全岩掘进，三个半煤岩巷掘进）。开采顺序为先采C17下煤层，再采C20煤层，再采C24煤层。
作为首采层的C17下采煤工作面（91751采面）回采前进行了顺层预抽。由于C17下为极薄煤层，且底板有0.5m左右的泥岩，遇水膨胀，采场有效通风断面较小，工作面配风量为300～350m3/min。回采过程中采场和回风巷瓦斯浓度一般小于0.3%，采面上隅角瓦斯浓度一般为0.7～0.9%，但工作面回风隅角和回风巷每月会有2～3次瓦斯超限，给矿井安全生产带来极大的隐患。初步分析，属遇顶板周期来压期间邻近层瓦斯大量卸压涌出；或是工作面推进度变慢，工作面底鼓造成采场断面减小，采空区漏风将尾巷以里的高浓度瓦斯（可达到3～12%）经回风隅角进入工作面回风巷，造成回风隅角及回风巷瓦斯超限。
2 试验方法
2.1 为解决采面回风隅角及回风巷经常超限的问题，在工作面回风尾巷施工悬空密闭，在工作面回风巷布置了一趟DN200抽采支管并延伸至悬空密闭内，接入2BE3-400低负压抽采系统，每天24小时对悬空密闭内的瓦斯进行抽采。由于采空区封闭不严密，接抽后，管道瓦斯浓度只有5%左右，每分钟抽采量不足1 m3/min，还存在大量3%左右浓度的瓦斯经尾巷悬空密闭与采场的边沿涌出回风隅角和回风巷，工作面回风仍然存在瓦斯超限，效果不佳。并且只要停泵几分钟，回风隅角和回风巷就会出现瓦斯超限。
2.2 高位钻孔+采空区埋管共系统抽采
通过现场数据的收集、分析，并结合本人在后山煤矿的极薄煤层采空瓦斯治理经验，判断瓦斯的主要来源为顶板邻近煤（岩）层瓦斯受采动影响的卸压瓦斯，决定在工作面回风巷采用打钻的形式，将卸压瓦斯通过抽采系统将其抽出。
考虑到2BE3-400低负压抽采系统抽采能力较大，为节约一趟支管，少运行一套抽采系统，将高位孔接入采空区尾抽支管，实现煤层顺层预抽、高位瓦斯卸压抽采和工作面采空埋管抽采共用一套系统抽采，针对预抽、卸压抽和采空区尾抽所需不同负压，采用闸阀调节压力。通过3个月的运行发现：
(1)采煤工作面同时要接抽采空区瓦斯和高位钻孔卸压瓦斯，而两种接抽负压不同（采空需要较低负压，高位钻孔需要较高负压），调节装置多、管理复杂、系统调节频繁、调节难度大、系统应变能力差，不能较好的分配抽采能力；
（2)、造成低负压低浓度大流量的采空区瓦斯抽采与高负压高浓度小流量的卸压瓦斯抽采和煤层预抽相互争用抽采能力，当空区瓦斯抽采需求变大时（周期来压等），适当增加一点采空区抽采的流量，这就造成整个管网的运行参数发生较大变化，回风隅角的瓦斯短时间内降低了，但大大降低的相邻的卸压瓦斯抽采能力。原本可以通过高浓度低流量进入抽采系统的部分卸压瓦斯只能改道涌入采空区以低浓度大流量的方式进入抽采系统，增加抽采系统的负担，造成恶性循环，也影响了其它采掘地点抽采能力。采煤工作面回风隅角和回风巷还是存在时有瓦斯超限现象，未能要本解决问题。
2.3 高位钻孔与采空区埋管分系统抽采
通过对共抽条系统问题的分析，决定启动高位压抽采系统，将低负压抽采系统独立出来，在采面回风巷新增一趟DN200支管，将高位钻孔孔管全部改接过来，与顺层预抽一起接入高负压抽采系统，调节高位钻孔孔口负压为10Kpa左右，每天检查采场附近的钻孔瓦斯浓度和负压进行检查,将后方瓦斯浓度低于10%的孔及时报废，将煤壁前方50m范围内的孔及时投抽。2019年4月监控系统监测到91751采面、回风隅角及回风巷瓦斯曲线图如下图，三次超限均为调校）。
3 效果分析
91751采面是我矿五采区东翼首采面，采用顺层预抽后，采煤工作面在生产过程中瓦斯能够控制在规定的安全范围内，由于受采动影响，邻近层瓦斯得到卸压释放后不断涌向首采层，其涌出量往往比本煤层涌出量还大。
通过自2018年8月至今对91751采面、回风流及回风隅角瓦斯浓度进行统计分析发现:
①采取高低负压独立抽采瓦斯后，采面瓦斯报警次数由原来的每月1～2次下降为0次；
②采取高低负压独立抽采瓦斯后，采面风流瓦斯浓度平均值明显降低，采煤工作面和回风由0.27%下降到0.1%，下降了63%；回隅角由0.37%下降到0.1%，下降了73%；
4 结论
倾斜煤层无煤柱开采的采煤工作面可采用的通风方式有限，采面回风隅角瓦斯频繁超限成为固有难题，通过以上多种试验，采用高低负压瓦斯抽采系统分别对高位孔和采空区独立进行抽采，能够彻底解决回风隅角瓦斯治理难题。
(1)91751采用高档普采工艺，煤层开采强度比其他炮采工作面强度大，因此91751采面瓦斯变化能充分体现抽采效果。
(2)瓦斯抽采效果好，可以根据瓦斯实际变化情况，对抽采负压与流量精准调节，适合首采层或单一煤层采煤工作面回风隅角瓦斯治理；
(3)独立的两套抽采系统管路结构简单，易管理，压力损失少，瓦斯抽采流量与浓度易于统计与区分管理，对各点抽采瓦斯量易于汇总分析，为下一步瓦斯预测和治理提供依据。
(4)抽出的高低浓度瓦斯自然分流，为瓦斯发电等利用创造有利用条件。
参考文献：
[1]王小龙. 回采工作面上隅角瓦斯治理技术[J]. 煤炭科学技术,2011,39(S1):42-44.
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[3]高保彬,李回贵,王晓蕾,于水军. 极近距离煤层大采高工作面上隅角瓦斯治理[J]. 工业安全与环保,2013,39(04):19-21+36.
论文作者:杨昭俊
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/12/3
标签：瓦斯论文; 工作面论文; 煤层论文; 回风论文; 采空区论文; 负压论文; 系统论文; 《防护工程》2019年15期论文;