综放工作面瓦斯立体防治技术实践

【摘 要】针对五龙煤矿3322工作面地质条件复杂，瓦斯大，上覆连通采空区瓦斯大量向工作面涌出，威胁3322工作面安全生产问题。采取了上覆临近层瓦斯抽采、顶板瓦斯抽放巷抽采、巷道打预抽钻孔进行抽采、工作面均压通风等瓦斯立体防治技术，解决了工作面开采过程中的瓦斯超限问题。

【关键词】综放工作面；瓦斯抽采；立体防治

1 工作面概况

3322综放工作面开采煤层为太平上层煤层，煤层平均厚度为12.12m，煤层倾角5o～8o，工作面可采走向1241m，工作面倾斜长度150m。工作面地质储量472.4万t，可采储量314.3万t。工作面上覆采空区与本面层间距为68m，工作面以东上覆322采区一、二阶段上下组，三阶段上组。工作面以西上覆221区六阶段及三号面、3223采空区。由于与多个采空区相邻，除要对本工作面涌出的瓦斯治理外，还要对相邻采空区的瓦斯治理。

2 瓦斯来源分析

3322综放工作面瓦斯绝对涌出量为65.4m3/min，瓦斯来源主要为：（1） 工作面割煤及放煤时瓦斯涌出量43.2为m3/min，占总瓦斯涌出量的66%；（2）工作面上覆采空区瓦斯涌出量为15.0m3/min，占总瓦斯涌出量的23%；（3）工作面入风瓦斯绝对涌出量为7.2m3/min，占总瓦斯量的11%。

3 防治措施及治理效果

3.1 本煤层瓦斯治理

（1）本煤层预抽瓦斯

在3322综放工作面的运输巷和回风巷掘进过程中，瓦斯涌出量较大，掘进后期瓦斯绝对涌出量在14～16m3/min之间。在两巷布设15个钻场，打预抽钻孔439个。采用交叉布孔方式，一是使煤体的塑性变形区增大，增大钻孔周围煤体的渗透性。二是在各抽采钻孔间建立瓦斯流通网络，避免因某些钻孔塌孔、堵孔使钻孔瓦斯抽采量降低[1-3]。实践表明，最大单孔抽采瓦斯量为0.25m3/min，总体抽采瓦斯量为6m3/min。

（2）顶板瓦斯抽放巷抽采

将高位瓦斯巷布置在煤层顶板破坏裂隙带内，当顶板初次跨落后，采空区及围岩内的瓦斯平衡受到破坏，由采空区及围岩的瓦斯向低压力的瓦斯抽放巷涌出，并经抽采系统排到地面。高位瓦斯抽放巷的抽放浓度20%～30%之间，抽采瓦斯量在7m3/min～15m3/min。

（3）增加回风巷的压力

在3322回风巷外段风门以外设一台2×55KW局扇，风筒接到上隅角，增加回风压力稀释上隅角瓦斯。

3.2 上覆采空区瓦斯抽采

（1）因332区与322区层间距较小，上方的2218工作面采空区内的瓦斯有可能涌入到3322综放工作面，于是对2218工作面采空区内的瓦斯进行抽采。在2218工作面采空区内埋设3趟瓦斯抽采管路，管直径为273mm，（1）2218工作面上隅角，（2）2218回风巷老塘，（3）2218平巷外端两沙柱闭之间。以上瓦斯抽采管路引出沙柱密闭，然后全部与干线抽采管路汇接，进行上方采空区内的瓦斯抽采。

（2）在地面矸石山上向3322工作面煤层顶板打一个抽采钻孔，终孔点位于3322工作面煤层顶面以上10m，，终孔打在工作面煤层顶板以上顶板冒落带，该处于瓦斯富集区，能抽到高浓度瓦斯。钻孔距开切眼推进方向32m，距回风巷41m处，钻孔全长1045m。钻孔孔径大小分为三段：垂直段钻孔套皮管直径为217mm（132m），弯曲段钻孔套皮管直径为177.2mm（793m），抽采端筛管直径127mm（120m）。在矸石山安设两台CDF-2BV3瓦斯抽放泵与抽采钻孔连接，保证随时启动工作面进行瓦斯抽采工作。

数据监测结果表明，在3322综放工作面推进至41m时，地面矸石山钻孔内瓦斯浓度由15%上升到60%。在工作面推进到162m时，2218回风上山密闭压差量增大，同时3322工作面回风流中瓦斯由原来的0.8%增加到1.1%。由此推断3322工作面采空区与上覆2218工作面采空区已形成一定的裂隙导通关系。

为此对抽采系统进行调整，加大瓦斯抽采量。在地面安设一台SK-85抽放泵抽采2218工作面密闭区，一台2BEC52抽放泵抽采3322工作面瓦斯抽放巷，通过地面钻孔抽采3322工作面采空区瓦斯。经过调整各地点瓦斯抽采量，回风瓦斯降到了0.7%～0.8%之间。

由上述数据可分析，3322工作面采空区与上覆采空区导通后，上覆采空区的瓦斯向本工作面涌出瓦斯量73.36-55.01= 18.35m3/min。

经过以上的本层及邻近采空区瓦斯立体治理措施，使3322回采工作面进风巷瓦斯浓度降到了0.4%以下，回风巷瓦斯浓度降到了0.6%～0.8%之间，保证了3322综放工作面的安全回采。

4 结论

在工作面设计时，充分考虑到工作面与临近层的立体关系，设计出一套比较科学合理的抽采系统是保证综放工作面瓦斯立体防治的关键。在工作面开采时，要做好科学的瓦斯预测和瓦斯来源分析，采取合理的瓦斯治理方法及手段。加强现场管理，在生产过程中认真做好观测工作，及时发现瓦斯变化趋势，及时调整瓦斯抽采系统，杜绝回采工作面瓦斯超限。

参考文献

[1]尚群，杨战伟，靳建伟.预抽煤层瓦斯交叉钻孔合理孔间距的研究[J].煤炭科学技术，2009（09）.

[2]张晋京.本煤层交叉钻孔预抽瓦斯试验研究[J].中国煤炭，2007（03）.

[3]王魁军，王建国.许昭泽.提高本煤层瓦斯抽放的新方法──交叉钻孔预抽本煤层瓦斯试验研究[J].煤矿安全，1996（02）.

基金项目：国家自然科学基金项目（51304112）；辽宁工程技术大学校基金项目（SCDY2013029）。

作者简介：

赵士聪（1964年-），男，辽宁省灯塔市人，1997年毕业于辽宁工程技术大学，现任阜新矿业（集团）有限责任公司通风处通风科科长，从事“一通三防”方面的工作。