（皖北煤电集团恒源股份钱营孜煤矿 安徽 宿州 234000）
摘 要：通过工作面合理配风和采空区堵漏，减少漏风，采取上隅角迈步式埋管、高位钻场及钻孔，确保了上隅角瓦斯治理效果，提高了安全系数，保证了工作面的安全回采，对以后工作面的瓦斯治理提供了一定的依据。
关键词：瓦斯治理技术 高产高效 安全回采
一、背景及意义
W3223工作面位于安徽恒源煤电股份有限公司钱营孜煤矿一水平西二采区南翼，工作面机巷长度2830m，标高-402～-496m；上风巷长度2380m，下风巷长度387m，两巷方位角187°；里切眼长120m，外切眼长128m，标高—444.5～--485.5m，开切眼总长248m。工作面内褶皱和断层构造发育，煤层倾向70～110°，倾角9～15°。属自燃煤层；有爆炸危险性。
煤炭科学研究总院重庆研究院于2009年2月提交的《皖北煤电集团公司钱营孜煤矿首采区32煤层突出危险性鉴定报告》中，通过K1值反演出的瓦斯压力为0.11MPa，瓦斯含量为0.98m3/t，通过掘进面的绝对瓦斯涌出量反演出瓦斯含量约为2.92m3/t，得出瓦斯压力0.24MPa。报告确定钱营孜煤矿西翼在-650m标高以上32煤层与实验区域有相同地质单元的范围，不具有突出危险性。
二、瓦斯治理的必要性
W3223工作面老顶初次来压之前，工作面风量为2160m3/min，绝对瓦斯涌出量为2.58m3/min；直接顶冒落后瓦斯涌出量为3.6m3/min；采用风排就可以解决瓦斯问题。随工作面推进老顶初次来压后，工作面风量为2350m3/min，工作面瓦斯涌出量最高达到18m3/min左右；而风排瓦斯能力仅为11.75m3/min.工作面安全回采受到瓦斯治理的严重威胁，工作面日产不足5000t，还要停停采采，严重制约矿井生产。为了解决瓦斯的涌出，通过增加风量和均衡割煤等方法，仍不能完全解决工作面瓦斯时常超限问题，特别是上隅角瓦斯更是难以保证，时刻处于超限状态。因此，W3223工作面必须采取瓦斯综合治理措施，提高安全系数，方能保障工作面安全、高效生产。
三、瓦斯来源分析
矿区在-650m以浅的瓦斯测试试验样点28个，瓦斯含量在0.00～13.07m3/t，平均值为3.06m3/t。工作面及其附近钻孔的瓦斯测试试验最大结果为：2710孔4.1m3/t。瓦斯含量一般不高，但有局部富集现象。
现阶段开采的32煤层为单一煤层，无临近层。工作面采动后的瓦斯涌出主要来源：
1、本煤层瓦斯涌出
采煤机在破煤过程中，煤层的原有应力平衡被破坏，在煤壁前方的煤体内，产生3个应力带，即卸压带、集中应力带和原始应力带。在卸压带（长度一般为3～5m）中，煤层的透气性增大，地应力与瓦斯压力都大大降低，大量吸附在煤层中的瓦斯都沿着煤层的裂隙释放到工作面，从而导致工作面瓦斯涌出量增加。
2、采空区瓦斯涌出
采空区瓦斯流动可大体划分3个带，涌出带（距切眼0～20m）、过渡带（距切眼20～40m）和滞留带（距切眼40m外）。在涌出带中，采空区丢煤和卸压邻近层解吸的瓦斯向工作面和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度较快，多以层流形式存在，且这部分瓦斯几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内从而导致工作面上隅角的瓦斯浓度增大。另外漏风大小与工作面供风量大小及支架位置和工作面通风方式有关，随着工作面的推进，采空区进入过渡带，过渡带的瓦斯在工作面和采空区的压差作用下，一部分进入工作面，一部分暂时或永远滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度明显下降。流动呈现不均衡性，处于层流、紊流交错阶段；而进入滞留带时，释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。上述3个带不是固定不变的，随着工作面的推进向前移动，采空区瓦斯涌出三带出现“浪涌”现象。
四、瓦斯治理技术
1、高位孔抽放
高位钻孔可以实现超前抽放，即工作面距离孔口末端还有一段距离时，能够抽出高浓度的瓦斯，这说明煤壁支撑影响区内煤层顶板已经有裂隙作为通道。这部分瓦斯显然是煤壁中原始煤体释放的。随着采动的影响，工作面煤壁受压形成瓦斯解吸，解吸的瓦斯又通过煤壁的裂隙和顶板裂隙流入抽放钻孔，这是高位钻孔能够抽到高浓度瓦斯的原因，也是高位钻孔的重要作用点。
高位钻孔抽到上隅角瓦斯是在后期，随着钻孔的垂高变小，到接近冒落带或进入冒落带时才能够出现，这时抽放瓦斯的浓度变小，只要钻场的钻孔还能够保留仍可发挥作用，同时，控制下一个钻场高位钻孔压茬，均可以实现抽放高浓度瓦斯。
图2 W3223综采工作面埋管抽放采空区瓦斯方法示意图
3、上隅角堵漏
从工作面的的情况看，由于冒落不及时，造成工作面漏风大，采空区瓦斯受漏风影响仍有大量涌出，采用工作面裂隙带及每周三、周日实施袋墙封堵，上隅角采取每间隔20m上隅角用抗静电阻燃编织袋封堵，有效地控制了采空区的瓦斯涌出。
图4 W3223综采工作面浅孔动压注水释放瓦斯示意图
5、风量的合理分配
从工作面实际风量调整情况可以看出，工作面瓦斯涌出量随工作面风量的增加而增加，但不是呈直线关系，而是呈现一定的上升趋势。当工作面的风量大于2200m3/min时，瓦斯涌出量的增加幅度明显增大，回风流瓦斯浓度也呈现上升趋势；当工作面风量过低时，瓦斯涌出量虽小，但回风流瓦斯浓度却较高，由此不难看出工作面的最佳风量为2200m3/min。在工作面开采初期，没有采空区或采空区未完全形成时，此时瓦斯涌出量相对较小，可以适当减少工作面的配风量，在随后的开采过程中风量可以逐渐增加并趋于稳定。
五、效果分析
综上所述，工作面通过埋管、高位孔、合理配风、采空区堵漏和实施煤层注水等一系列措施，取得如下效果：
1、使得工作面上隅角瓦斯浓度由0.8%~1.5%降低至0.4%~0.6%，确保了上隅角瓦斯不超限。
2、找到了工作面的最佳配风量，提高了安全系数，为以后的工作面上隅角瓦斯治理提供了依据。
3、实施综合治理措施以来，工作面由原来的平均日产不足5000t提高到现在的日产12000t，回风流瓦斯浓度由最高0.55%降低至0.35%以下，杜绝了瓦斯超限，确保了该工作面的安全生产。
论文作者:韩飞 刘杰
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/14
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