W3410刨煤機工作麵瓦斯與其綜合治理技術
1 礦井工作麵概況
曉南煤礦1980年投產，設計生產能力為90萬t/a，經改擴建後，設計生產能力為150萬t/a，現實際生產能力穩定在240萬t/a以上，現有W2、 W3共2個采區。我礦於2002年引進法國DBT公司刨煤機係統在W3409工作麵首次安裝使用，W3410是我礦使用刨煤機生產的第二個工作麵。W3410工作麵位於西三采區北部，南側為W3409工作麵采空區，北側為W3411工作麵（尚未開拓），西為W3二期412工作麵（尚未開拓），東部以F 23-1號斷層為界與西三采區二期相鄰；下部為7－2號煤層，層間距在26～30m之間，上部為2號煤層（不可采）。該工作麵走向長795m，傾斜寬215m。工作麵開采的是4－2號煤層，煤層厚度1.03～2.5m，平均1.77m，東部薄，向西逐漸增厚。煤層傾角3°～10°，煤質為長焰煤。絕對瓦斯湧出量為30 m3/min，煤塵具有爆炸性，“U”型通風方式，全部陷落法管理頂板。
2 W3410回采工作麵瓦斯湧出特點
通過對W3410工作麵的現場測定和計算，可以得出工作麵瓦斯的湧出特點。
（1）上隅角瓦斯偏高。刨煤機工作麵由於采高小，工作麵通風斷麵相對綜采麵要小得多，工作麵後方存在著一定的漏風。通過實測，工作麵中部風量隻有回風順槽風量的70％～80％，說明工作麵向采空區的漏風量是很大的。工作麵落煤及煤壁的湧出的瓦斯一部分很快被新鮮風流衝淡、稀釋，一部分隨漏風流湧入到采空區；同時，遺煤及鄰近圍岩的瓦斯也積存於采空區中。采空區內的瓦斯在雷諾數很小的層流狀態下，隨漏風流運移積聚在工作麵上隅角一帶，造成上隅角處瓦斯濃度偏高。
（2）采空區瓦斯湧出量較大。在采動應力影響下，采空區2側煤層（煤柱）破壞後釋放出的瓦斯（呈緩慢湧出狀態）湧入工作麵采空區，一般認為應力影響區在工作麵以外的15～25m內；上鄰近層瓦斯隨頂板冒落破壞後，沿頂板卸壓角以外的冒落帶、裂縫帶、彎曲下沉帶急劇湧入工作麵采空區；下鄰近層其三向應力狀態變為二向應力狀態，根據材料力學原理，就要向上產生應變，產生彎曲破壞（表現為底鼓），其吸附狀態下的瓦斯就會解吸成遊離狀態下的瓦斯，湧入工作麵采空區。可以認為：工作麵的瓦斯來源有3個：開采層、鄰近層和采空區遺煤。由於生產過程中鄰近層和遺煤瓦斯均是通過采空區湧向工作麵的，因此，可以認為工作麵的瓦斯湧出來源分為2個：開采層和采空區。
根據W3410刨煤機工作麵老頂初次垮落前後的瓦斯湧出量實測資料計算：開采層的瓦斯湧出量為15.48 m3/min，占工作麵瓦斯湧出量的51.65％，采空區瓦斯（鄰近層和采空區遺煤）湧出量為14.49 m3/min，占工作麵瓦斯湧出量的48.35％。
3 瓦斯綜合治理措施
根據W 3410刨煤機工作麵的瓦斯湧出特點，我們針對性地采取了以下綜合措施治理瓦斯。
（1）合理配風。對落煤及煤壁釋放的瓦斯和采空區湧出的瓦斯首先采用合理的風排措施，即把W 3410工作麵風量配到1500 m3/min，可排除瓦斯最大能力為15 m3/min。在開采初期，即在老頂初次跨落前，工作麵回風流中的瓦斯濃度一直保持在105％以下。
（2）利用頂板鑽孔和導入法治理采空區內的瓦斯。①利用頂板鑽孔抽放采空區的瓦斯。頂板鑽孔抽放采空區瓦斯主要是在W 3410回風順槽向工作麵前上方打ф89mm抽放鑽孔，鑽場間距在25～30m；鑽孔終孔位置在沿回風順槽方向超前1個鑽場20～60m，沿工作麵方向落在卸壓區內，並在距回風順槽煤柱線20～80m範圍內，終孔高度在20～35m之間。考慮到2個外場能夠同時抽放，每個鑽場采用多孔分層抽放的鑽孔布置方法，一般每個鑽場布置6個鑽孔（鑽孔分3層布置，每層布置2個孔），第一組為低傾角長鑽孔層布置，目的是盡早抽放瓦斯；第二組為中高傾角中長鑽孔層布置，其服務時間最長；第三組為高傾角短鑽孔布置，目的是工作麵的距離鑽場較近時，前2組鑽孔抽放的瓦斯濃度低時，該鑽孔在裂隙帶內仍能抽放高深度的瓦斯，為下一個鑽場接續服務。②利用采空區導入法治理W 3410采空區內的瓦斯。即在W 3410回風順槽每隔100m向鄰近的W 3409采空區打導向孔（一般直徑為ф114mm）4～6個。待W 3410工作麵推進到導向孔位置時，W 3410采空區與W 3409采空區聯通，運用另一套永久抽放係統對已采完的W 3409采空區進行抽放，使得W 3410采空區內瓦斯通過導向孔流向W 3409采空區，達到降低W 3410工作麵瓦斯濃度的目的。
（3）利用移動瓦斯抽放泵抽放工作麵上隅角瓦斯。我礦把原地麵永久投放泵站的SK－42型抽放泵經改造後用作井下移動瓦斯泵站。由於該泵比YD-3或YD-5型移動瓦斯泵抽放能力強，自安裝以來，W 3410工作麵上隅角的瓦斯濃度最大為1.2％，沒有出現瓦斯積聚、超限現象，很好的解決了上隅角瓦斯難題。
4瓦斯治理效果
W 3410刨煤工作麵開采近5個月來，通過上述方法使得該工作麵的回風流瓦斯濃度始終穩定在0.4％～0.6％左右，上隅角的瓦斯濃度也沒有出現過積聚、超限現象，達到了預期的瓦斯治理效果，為工作麵的安全生產提供了保證。
