高瓦斯綜放工作麵瓦斯治理方法淺談

實現礦井高效集中生產，是目前礦井發展的主要模式，關鍵是采用了一次采全高綜采放頂煤開采方法。由於瓦斯治理的難度，該采煤方法在高瓦斯礦井中的推廣應用還是受到了很大限製。采用順層預抽與風排相結合的瓦斯綜合治理方式，有效解決了高瓦斯礦井采用一次采全高綜采放頂煤開采的難題。靖遠煤業公司大水頭煤礦應用該技術在東103綜放工作麵瓦斯治理取得了良好的功效，實現了安全高效生產。

1 概述

靖遠煤業公司大水頭煤礦是一對年生產能力為150萬t的高產高效礦井。井田位於靖遠煤田的中部，大寶向斜的南翼，走向長8.9km,傾斜寬2.5km，麵積14.4km²。煤田屬侏羅係中下統窯街組，可采煤層為一層煤，厚度過0.23～37.78m，平均厚度13.06m。由於受祁連山造山運動和井田大斷層控製，井田內次生構造發育，派生小斷層隨處可見。煤層節理裂隙發育，煤質鬆軟破碎，平均瓦斯含量12.0m³/t，自然發火期3～4個月，屬容易自燃煤層，礦井為高瓦斯礦井。

東103綜放工作麵走向長1632m，傾斜寬120m，地質儲量281.2萬t，采用走向長壁綜合機械化低位放頂煤一次采全高全部垮落法開采，於2003年3月1日投入試生產。區域內煤層賦存穩定，結構單一，平均煤厚10.5m，傾角0°～9°。工作麵地質構造極為複雜。工作麵開采采用綜采放頂煤一次采全高技術，全部垮落法管理頂板，巷道支護采用無鋼帶錨網支護，工作麵通風設計為“一進二回”的“B”型通風方式，瓦斯排放巷沿煤層頂板布置，超前探測地質，主要排放瓦斯，回風、運輸順槽均沿煤層底板布置。

東103工作麵北鄰腰水背斜軸部，南依F40斷層，花尖子向斜軸斜穿工作麵，根據已揭露落差在2～6m的斷層6條，煤層煤質鬆軟破碎，瓦斯含量高，壓力大，在掘進施工中曾多次發生瓦斯湧出異常現象。2002年10月3日淩晨3：24，在施工回風順槽至1308m處，該段處於花尖子向斜構造影響帶，並存在大量的伴生小斷層，且煤體比較鬆軟，節理發育，呈斜交狀，綜掘機切割頭割左幫頂煤時，煤爆聲增大且隨之發生大量冒頂，工作麵煤塵飛揚，能見度極低，當時回風流瓦斯濃度最高達7％，瓦斯超限持續103min，冒落形成直徑2～3m、高約6m的形似圓柱體的孔洞，孔洞軸線斜交左幫70°。冒落煤炭為渣煤、沫煤，無明顯分選現象，冒落煤炭將綜掘機埋沒，後部煤炭按自然安息堆積。經計算，瓦斯湧出量達1418m³(不包括期間正常瓦斯湧出量 )，冒落煤炭43t。瓦斯異常不但給工作麵準備期間掘進帶來困難，更主要的是給工作麵回采期間帶來了管理難度。

2 采取的安全技術措施

2.1 抽放措施

因東一采區為全煤巷開拓布置，瓦斯抽放工作隻能采取順層抽放。東103工作麵掘進800m左右時，製定了《東103工作麵瓦斯防治補充措施》，確定了瓦斯掘前預抽，邊掘邊抽與長、短距離超前瓦斯釋放鑽孔相結合的綜合瓦斯防治措施。

(1)加大瓦斯抽放工作力度。主要采取巷道抽放，順煤層平行上、下向布孔和順層扇形層位重疊布孔聯網抽放，單孔流量0.022～0.045 m³/min，抽放濃度36％～42％。瓦斯排放巷、回風順槽每隔60m各施工1個鑽場，排放巷鑽場布置9個鑽孔，其中向回風順槽呈扇形均勻布置7個，向排放巷掘進方向布置2個，回風順槽鑽場向運輸順槽方向呈扇形均勻布置7個鑽孔，施工結束後及時連網抽放，以預抽掘進麵前方煤體瓦斯、釋放瓦斯壓力。為了達到掘進工作麵瓦斯抽放的效果，瓦斯排放巷至少有1個抽放鑽場超前於回風順槽掘進麵，沿排放巷掘進方向的鑽孔必須超前排放巷掘進麵20m，回風順槽至少有1個抽放鑽場超前於運輸順槽掘進麵，瓦斯抽放鑽孔布置詳見圖1。

圖1 東103工作麵瓦斯抽放鑽孔布置示意

(2)施工超前瓦斯釋放鑽孔。掘進麵施工長距離瓦斯釋放鑽孔孔徑不小於75mm，長度不小於60m，平行於巷道施工方向施工，鑽孔超前於掘進工作麵的距離不得少於3m，鑽孔應控製到巷道斷麵輪廓線外2m，鑽孔數量均為6個。長距離超前鑽孔的數量必須保證在4個以上，超前工作麵安全距離不得少於20m，短距離超前鑽孔要保證每掘進循環施工1次，即保證安全距離不小於2m。

(3)采取防突措施後，用WTC瓦斯突出參數儀進行措施效果檢驗。

2.2 采用新型B型通風方式

治理綜放麵特大瓦斯湧出危害的根本措施首先是要抑製綜放麵瓦斯湧出源的瓦斯湧出，減少工作麵瓦斯湧出總量。其次要控製采空區及高頂瓦斯的運移，通過排放巷排出，以降低工作麵上隅角、高頂、支架尾部和回風順槽瓦斯濃度。因此，采用新型B型通風技術，進行工作麵通風係統調整，達到降低工作麵瓦斯濃度的目的。瓦斯排放巷的作用是排出采空區及高頂區高濃度瓦斯，B型通風聯絡巷的作用是配入一定量的新鮮風，來稀釋瓦斯排放巷排出的高濃度瓦斯，確保總回風巷瓦斯濃度不超限。工作麵B型通風係統示意圖見圖2。

圖2 東103工作麵巷道布置及構造分布平麵示意

3 措施實施後的效果

“10.3”瓦斯異常現象發生後，我們嚴格地貫徹落實《大水頭礦井東103工作麵掘進後期防治煤與瓦斯突出措施》，經過綜合治理，掘進中煤爆聲減小，瓦斯異常現象消除，實現了安全快速掘進，按期完成該工作麵全部掘進工程。