下分层掘进工作面瓦斯与火防治技术研究与应用

摘要：通过对丁6-21132下分层工作面掘进期间瓦斯及一氧化碳涌出进行分析，采取以均压防灭火理论为基础的综合的防灭火、防瓦斯技术，解决了下分层工作面瓦斯及火防治问题。

关键词：下分层瓦斯与火防治技术

中图分类号： TU94 文献标识码： A 文章编号：

1 工作面概况

平煤股份六矿丁6-21132工作面位于丁一采区下部，采面东部为采空区，西部为丁一下山保护煤柱，深部与浅部均为未采动煤体。工作面设计走向长654米，倾向长162米，煤层倾向为8-18°，煤层倾角为3-7°。采面内错布置于丁5-6-21130采空区，丁6-21132工作面距丁56-21130工作面层间距平均2.5米，与上覆丁5煤层较近，外段平均间距为4米，里段平均间距为0.6米，最小间距为0.4米。

机、风巷在掘进期间，受地面大气压及工作面系统变化综合影响，采空区内高浓度瓦斯经常异常涌出造成巷道顶板裂隙处瓦斯积聚，严重时造成工作面瓦斯超限，影响工作面的正常生产。

2 瓦斯来源分析

当机、风巷掘进至丁56-22130采面停采线以里时，机风巷掘进工作面巷道内频繁出现瓦斯积聚现象，严重时出现瓦斯超限。

（1）本煤层瓦斯涌出.丁6-21132机、风巷外段掘进期间瓦斯涌出量仅为0.26m3／min，这种情况说明巷道顶、底板及煤壁析出的瓦斯量并不大。

（2）上分层采空区存储瓦斯。经检查丁5-6-21130风巷密闭内瓦斯浓度在85%左右的现象，充分说明采空区积聚了大量瓦斯。

对巷道内瓦斯积聚进行分析后发现巷道内瓦斯呈现分层现象，即：巷道顶板以下200mm瓦斯浓度0.4%～0.8%，向下200mm范围内0.2%～0.4%，再向下300mm范围内0.1%～0.2%，再向下300mm范围内0.04%～0.1%。

同时工作面瓦斯异常涌出与巷道内压力变化密不可分。风巷掘进至采空区后，在压力发生变化时容易引起巷道内瓦斯积聚。

3工作面瓦斯治理措施

通过对丁6-21132风巷掘进期间瓦斯异常涌出时间及规律与压力变化之间的关系分析，工作面瓦斯异常涌出主要是因为存在漏风压差及漏风通道。

3.1减小漏风压差措施

（1）提高工作面风压

机巷掘进时首先进入采空区，巷道在掘进初期风机开一级，随着风筒长度的增加及机、风巷巷道穿过实体区进入丁5.6-21130工作面下部。在风机开一级的情况下，机、风巷掘进工作面频繁出现瓦斯积聚现象，严重时出现瓦斯超限。

掘进工作面采用风机型号为FBDNO6.0，风机功率为2×30KW。经测定风机开一级时局部通风机吸风量为380 m3/min，机巷外探平均值为0.31%，巷道内瓦斯涌出量为1.18 m3/min；风机开二级时局部通风机吸风量为570 m3/min，机巷外探平均值为0.14%，巷道内瓦斯涌出量为0.80 m3/min。

机巷风机开二级，增加了丁6-21132机巷工作面的全压，减小了掘进期间绝对瓦斯涌出量（绝对瓦斯涌出量由1.18 m3/min下降至0.80 m3/min）；但同时由于机巷巷道内压力的升高，增加了往老空区的漏风量，造成了风巷密闭内CO有所增加的趋势。因此在调整工作面局部通风系统的同时应加强上分层密闭检查，尤其是密闭压差及有害气体浓度变化，防止因巷道内压力增大，增加往老空区的漏风量，造成老空区内遗煤自燃。

（2）设置均压设施

在机、风巷工作面掘进初期，工作面局部通风系统采用进风侧控风方式，即在风机后设置风门。在矿井通风负压的影响下回风道与丁一专回交叉点处压力较低，工作面中各点处于“-”压端，采空区内的压力大于工作面内压力，从而出现高浓度瓦斯异常涌出现象。为提高工作面各点压力，我们采用在回风侧设置均压设施配合进风侧控风设施的方案，使均压设施上风流各点处于“+”压端。

通过回风侧设置控风设施可以提高工作面范围内巷道全压，将压力差集中在均压风墙前后，使均压设施上风流各点处于“+”压端，提高了掘进工作面内各点的压能，从而有效地减小了采空区漏风，达到了抑制采空区瓦斯异常涌出的目的。

通过现场试验及对统计数据的分析，可以通过调整机巷回风道通专回均压设施，在风巷工作面各点压力不变的情况下，通过降低机巷工作面巷道压力达到降低机、风巷压差的目的，防止出现在机、风巷压差的作用下采空区瓦斯大量异常涌出至风巷造成风巷工作面瓦斯积聚的现象。在调整均压设施期间，调节的程度应视机、风巷瓦斯涌出情况而定，尽量缩小机、风巷压差，以调节结果使机巷工作面顶板瓦斯不积聚为底线。为尽量减小机、风巷压差，调整可分多次、逐步进行，每次调整后要对具体数据进行分析，寻找平衡点。

3.2封堵漏风通道

（1）巷道掘进期间对机、风巷停采线附近巷道全断面进行喷浆，机、风巷停采线以里至贯通地点巷道两帮二梁以上及顶板喷浆，喷浆巷道总长1200米。

巷道喷浆后，老空区往丁6-21132风巷巷道的漏风量减小，老空区的发火预兆下降。风巷密闭CO由150PPM降到80PPM，瓦斯无变化，压差由8mm水柱降到3mm水柱。风巷260米处探孔内CO由240PPM逐渐下降到100PPM，瓦斯变化无规律。

机巷密闭内CO时有时无,瓦斯无变化，压差由4mm水柱降到2mm水柱。机巷停采线处探孔内CO由10PPM降至0，瓦斯无变化。

（2）分两个阶段对上分层采面停采线注粉煤灰。第一阶段：对机、风巷上分层停采线进行注浆；第二阶段：从风巷上分层停采线注浆处开始，沿掘进方向每隔3～5m施工1排钻孔，向上部采空区注浆封堵裂隙，做好防灭火工作。

注浆时向采空区施工钻孔，导致向采空区漏风量增加，风巷瓦斯、CO异常；注浆完毕后，封闭了停采线附近漏风点，又通过机风巷均压（3mm水柱），有效控制了老空区瓦斯涌出和自燃发火征兆。

图1 注浆后风巷密闭及测点CO变化曲线

（3）为增大漏风分支的风阻，隔断漏风通道，我们对丁5-21130采面停采线充填瑞米充填/密封Ⅰ号。机、风巷注高分子材料后，减少了停采线以外机风两巷与老空区的漏风量，总体瓦斯涌出量降低，发火征兆减小。丁一专回瓦斯平均值由0.36%降至0.16%，最大值由0.48%降至0.4%。

图2充填高分子材料后专回瓦斯变化曲线

4 结论

以均压防灭火理论为基础，以“立足工作面、以堵为主、以疏为辅、疏堵结合、分类治理、综合治理”为指导思想的综合的防灭火、防瓦斯技术，针对瓦斯、CO变化规律的四个因素采取措施，能够做好近距离下分层工作面瓦斯与火防治工作，有效地杜绝了工作面瓦斯异常涌出及做好了下分层的防灭火工作。不仅能指导六矿安全生产，对平顶山矿区下分层及近距离煤层开采都具有指导意义，可供具有类似情况的同类型矿井借签和应用。

参考文献

[1] 张国枢.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000

作者简介：李建全，男， 1968.8-，山东省临沂市人，现任平煤股份六矿调度副总，助理工程师，曾发表多篇论文。