综放工作面瓦斯综合治理技术

　　1 工作面概况

　　1221(3)综放工作面为张集煤矿首采工作面，该面位于矿井中央区西翼西一采区南翼，工作面走向长1070m，倾斜长132.5m;所回采的 煤层层位稳定，倾角为8°左右，煤层平均厚度为4.5m， 煤层为高瓦斯煤层，回采期间相对瓦斯涌出量平均为10.22m3/t，绝对瓦斯涌出量平均为14.74 m3/min，煤尘具有爆炸危险性，煤层有自然发火危险，发火期3～6个月;，采用“U”型通风方式进行回采。

　　2 工作面瓦斯涌出特点

　　1221(3)综放工作面机割煤厚为2.2m，放煤高度为割煤高度的近1倍。由于采高大、产量高且采空区存在一定的丢煤，在生产过程中，瓦斯涌出有以下特点：

　　(1)上隅角瓦斯偏高。和普通“U”型通风方式采煤面一样，工作面后方存在着一定的漏风，通过测定工作面风量，可看出其工作面中部风量只为回风巷风量的60%～80%，说明漏风量是很大的。工作面煤壁的瓦斯受风流紊动作用很快地被新鲜风流所冲淡和稀释，而顶部煤体的一部分瓦斯(一部分释放到工作面)涌入到采空区与遗煤及邻近层围岩的瓦斯一起积存于后方采空区中，采空区瓦斯通过层流状态的风速较小的漏风风流运移而积聚在工作面漏风集中出口处(上隅角一带)，造成上隅角处瓦斯浓度偏高，容易造成瓦斯超限，给安全生产带来隐患。

　　(2)采空区瓦斯涌出量较大。通过对工作面瓦斯涌出测定和分析，可以认为，工作面的瓦斯来源有三个：开采层、邻近层和采空区遗煤。由于生产过程中邻近层和遗煤瓦斯均是通过采空区涌向工作面的，因此，可以粗略地将工作面的瓦斯涌出来源分为两个：开采层和采空区。

　　根据1221(3)综放面老顶初次垮落前(2000年10月上旬～下旬)的瓦斯涌出量实测资料和老顶初次垮落后6个月(2000年11月～2001年4月)的瓦斯涌出量实测资料计算得：开采层瓦斯涌出量为6.89 m3/min，占工作面瓦斯涌出总量的51%。采空区瓦斯(邻近层和采空区遗煤)涌出量为6.62 m3/min，占工作面瓦斯涌出总量的49%。

　　(3)采空区瓦斯涌出的不均衡性。采空区瓦斯在顶板初次来压、周期来压、过构造带所引起顶板大面积垮落时，会大量涌出并通过采空区大量涌入工作面，造成采面和回风巷瓦斯浓度升高，这种表现为不稳定的涌出。该面的瓦斯涌出不均衡系数为1.5。

　　3 瓦斯综合治理措施

　　(1)合理选定工作面风量。工作面刚开始回采，即老顶初次垮落前，考虑瓦斯抽放效果差的因素，在按该面可能日产3000t的条件下，按其绝对瓦斯涌出量的预测值12.75 m3/min(抚顺煤科分院预测值)进行计算配风为1913 m3/min,能把工作面回风流中瓦斯浓度一直稀释在0.5%以下，较好地满足了生产要求。

　　顶板初次来压后，瓦斯抽放效果好转，在满足稀释瓦斯的基础上，适当减小风量，尽可能减少向采空区的供氧，有利于防火。

　　考虑前期抽放率仍不可能很高，按20%瓦斯抽放率重新选定风量：

　　从11月至2001年4月这段时间，该面的配风量一直比较稳定，开采过程证明风量是合理的，既控制了综放面瓦斯超限次数，又控制了采空区煤炭的氧化自燃，上隅角处CO浓度控制在30×10-6以下，保证了安全生产。

　　(2)实行均压通风，减少采空区瓦斯涌出。具体作法一是根据实际需要，工作面由前期配风1940 m3/min调整为1500 m3/min左右，这一措施的实施不是简单的放风，而是在回风下山设立一组调压风门，实行增阻开区均压，在该采面进、回风巷间压差基本不变(此端压差受中央风机网络决定)的情况下，通过设置的均压设施，减小了工作面采空区上、下端头间压差，从而减少了采空区的漏风;二是在综放工作面上、下隅角进行充填，对采空区漏风支路实施增阻措施：及时收作、落架、放煤，在上、下隅角处采用塑料纺织袋装煤矸进行码放连续充填，要求墙垛与综放支架后梁一致，墙垛与上、下风巷间成110°钝角或圆弧形，不至于形成通风死角或涡流区，以利于风流很好地扩散，紧贴在漏风源(下隅角)墙垛外增设挡风风幛，阻止漏风。通过对实施该措施前后工作面风量的测定统计，未实施该措施前采空区漏风量最大值为回风流的40%，实施措施后，漏风量有所减少，最大值为回风流的25%。该面采用此种方式进行连续充填，在抽放正常情况下，较好地处理了上隅角处瓦斯，使上隅角处瓦斯浓度一直在2%以下。

　　(3)强化通风系统管理，确保系统稳定可靠。①随着矿井东、西两翼开拓巷道的延伸，巷道施工及贯通地点(次数)增多，矿井系统配风量亦需不断进行调整。我们对每次调风及风量的增减，均及时地进行了区域性均压技术测定，并对该处的均压通风系统进行调整，确保风量移定、风压合理。②正常时做到每周一次、特别情况时随时测定工作面风量，并把测风结果记入工作面测风牌板上，以掌握其变化。③经常检查均压风门及控制风门的密闭质量，杜绝损坏，确保设施完好;控制风门始终闭锁;对均压系统稳定有影响的两个溜煤眼严禁放空。

　　(4)施工顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯。顶板走向钻孔抽放瓦斯在淮南矿区是一项成熟的技术，即沿走向在煤层顶板往采空区上方(即裂隙带)内打钻，通过钻孔抽放采空区顶板裂隙带、冒落空间及经过充填封堵在采空区中积存的高浓度瓦斯，减少从上隅角一带向工作面大量涌出瓦斯。通过对该面9个钻场62个钻孔(包括连孔)的抽放情况的考察，基本掌握了适合张集矿的顶板走向钻孔设计技术参数：①终孔位置确定为煤层顶板16m;②钻孔接替抽放的距离为30m;③钻场间距为80m，每个钻场布孔5个。

　　(5)其它瓦斯治理措施。①上隅角处增设专职测气员;上隅角处悬挂CH---4便携仪，一旦CH4≥2%，立即停止工作;上隅角处设置一道导风帐或导风板，尽量让工作面风流改变方向靠近上隅角;局部积聚瓦斯很小的空间采用高压水射流带走瓦斯;后部链板机及时拉走余煤，增加通风断面;对上隅角一带上风巷外帮瓦斯积聚微小空间亦进行充填。②工作面过钻场前，由于钻场受超前应力影响，会引起煤体破裂，向钻场内涌出瓦斯，抽放管路撤除后，在扩散通风不理想时，该处极易积聚瓦斯。于是在钻孔撤除前钻场接上木垛，尽量减少钻场受损;在瓦斯浓度较大，但低于1.5%时，采用高压水射流冲走积聚瓦斯;在工作面方向用长钎子向钻场内掏孔，利用负压通风带走瓦斯。③补打巷帮边孔。正常时前后两钻场钻孔能保证较好地接替，均匀抽放瓦斯，但周期来压或初次来压，顶板大面积垮落使采空区空间体积骤然缩小时，钻孔在构造带中提前垮冒使钻孔失去效能或封孔不实漏气时和钻孔施工时存在较大偏差所引发钻孔不能正常接替时，需补打边孔，即在两钻场间通过在巷帮或浅钻窝沿走向施工顶板钻孔，以保证钻孔的接替。

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