浅谈高瓦斯大倾角综采工作面瓦斯治理

浅谈高瓦斯大倾角综采工作面瓦斯治理

永贵能源贵州龙华煤业通防部  王胜奎

摘要: 根据龙华煤矿瓦斯地质实际情况，矿井首次采用综合机械化回采工艺时，结合矿山实际情况，针对1101大倾角工作面制定出切实可行的瓦斯综合治理方案，实施多措并举，对瓦斯进行超前治理,实现抽采达标，严格现场管理各项规章制度的落实,防止瓦斯事故发生。

关键词：瓦斯地质  系统原理  瓦斯治理  安全生产 

一、矿井概况

龙华煤矿隶属于河南煤化集团公司永贵能源，设计年生产能力

为30万吨/年，该矿位于贵州省黔西县南部。井田范围呈东西长约3.0km，南北宽约1.4764km的不规则五边形，面积4.4292km²，开采深度由+1425～+950m。矿区位于腰带岩向斜南东翼，总体呈现一单斜构造，区内地层倾向大致为324°～331°，倾角18°。矿区范围及附近未见较大断层和褶曲存在，井下巷道中偶见一些落差＜5m的小断层，构造复杂程度中等。含煤岩系为龙潭煤系，为海陆交互相沉积，煤系厚64.5—116.3米，一般厚105.0米，煤层总厚18米，含煤系数18.6%，龙潭煤系含煤层数10余层，其中稳定可采5层，局部可采2层，该矿现主采煤层为M1、M4、M5三煤层。其中M1煤平均层厚2.90m；M4、M5煤层平均层厚1.76m。 煤质以无烟煤为主，少量贫煤，属于低灰---中灰，中至高发热量，高硫煤。矿井为高瓦斯矿井，开采煤层均为不自燃发火、无煤尘爆炸危险性。矿井通风系统采用中央并列式通风，两进一回（主副井进风，风井回风），主扇型号为FBCDZNO20/54,功率2×110KW，排风量2520--5580m3/min，风井静压900pa，等级孔为2.8 m²，矿井需风量可随安全生产需要进行变频调节。

二、1101大倾角综采工作面煤层瓦斯特征：

1101工作面为走向倾斜长壁后退式，在一采区首次实行综合机械化回采的工作面，走向890m，采长135m，工作面最大倾角35度，平均倾角27度，煤层均厚2.8m，回采区段煤层原始瓦斯压力0.72Mpa,瓦斯原始含量为18.72m³/t，煤层瓦斯流量衰减系数为0.161/d^-1，透气性系数0.0087 m²/(MPa².d)，属于难以抽放瓦斯煤层。其回采块段煤层瓦斯特征为：回采的MI煤层瓦斯明显高于M4、M5煤瓦斯；切眼向外657m腰带岩向斜轴部地段瓦斯含量高于其他块段；临近层瓦斯受顶板垮落影响随漏风涌入到上隅角；回采范围内封闭型小型构造多，构造附近煤层瓦斯含量增大。

三、瓦斯综合治理方案

   在拟订方案过程中，根据1101综采工作面煤层瓦斯地质条件和瓦斯涌出特点，我们针对性地采取了以下综合措施治理瓦斯。

（1）              实施立体密集交叉钻孔综合抽放本煤层、采空区瓦斯（具

体设计见图1）。

1）工作面回采前在切眼内布置走向平行钻孔，孔间距1米，孔深不小于80米，切眼内共计布置105个抽放孔，钻孔总进尺8440m,回采前预抽90天。

2）工作面下顺槽实施双层扇形抽放技术，解决低渗煤层瓦斯抽采问题，以提高抽采率。在下顺槽施工钻场20个，钻场间距45m,每个钻场内布置抽放孔20个，各相邻钻孔之间形成立体交叉格状抽放网。钻场之间补充上行本煤层抽采孔，防止出现抽采空白带。

3）工作面上顺槽在煤层下部沿倾向，施工零度夹角的顺层孔800个，孔间距1米，孔深80米；使该工作面切眼向外80米回采前与切眼钻孔首先形成密集交叉方格型抽采网；切眼80米开外煤层上部应用ZDY2300钻机施工孔径为94mm大直径钻孔600个，夹角为45度顺层交叉孔600个，使上顺煤层上下部相邻两钻孔之间形成重迭卸压带，增加煤体透气性，提高瓦斯抽放率。

4）回采前一个月，在工作面上顺施工高位抽放孔抽采采空区上部游离瓦斯。孔深46~51m，终孔位置到采空区上方，每组钻孔5个，每组间距45m，在上顺槽共计施工21组采空区抽采高位钻孔。

5）上隅角实施定点插管抽采。其方法为：开启地面低负压瓦斯抽放泵，在回采工作面回风巷敷设一趟6寸PVC抽放管到距离上隅角20米处（以后随回采推进而回收），管路尽头接设2寸弹簧软管10—15米，弹簧软管另一端接设6寸PVC抽放管一节，在6寸管路外套一节8寸PVC抽放管，连接处使用棉纱封堵严实后，该8寸抽放管插入工作面上隅角内1—3米，以后随回采推进，人工向外抽拉8寸管路。方法针对性强，不需要埋设管路，节约瓦斯治理成本。具体见附图2

6）利用上顺所施工的顺层抽放孔在回采工作面接近前5米，实施煤层深孔静压注水，通过煤体注水后，继续抽放的瓦斯抽放单孔因注水后煤体透气性增强，促进瓦斯抽出浓度提高，同时促进综采工作面割煤、移架工序时，工作面浮尘大幅度下降。

1101工作面综合瓦斯抽放示意图1

1101工作面上隅角插管抽放示意图2

（2）、建立安全、稳定可靠的工作面通风系统，合理分配风量。首先工作面建立U型后退式独立通风系统，新鲜风流由进风井经采区进风大巷直接进入工作面下顺槽，流经工作面后经回风顺槽直接进入矿井总回，工作面系统仅设置回风联巷一处永久风门，确保工作面通风系统简单、独立、安全、可靠，风量充足。其次强化落煤及煤壁释放及采空区涌出的瓦斯的风排措施。对落煤及煤壁释放的瓦斯和采空区涌出的瓦斯首先采用合理的风排措施，即把1101工作面风量配到1500 m³/min，可排除瓦斯最大能力为15 m³/min。在开采初期至工作面回采结束，工作面回风流中的瓦斯浓度一直保持在0.5％以下。

（3）建立迅捷高效的瓦斯闭环管理体系。

在一个管理系统内部，管理手段，管理过程等必须形成一个连续的封闭的回路，才能形成有效的管理活动，这就是“闭环原则”。首先确立瓦斯闭环管理体系的各环节，既隐患预测发现、异常原因分析、采用技术对策、效果综合评价、资料整理归档。其次把各环节按照“闭环原则”整合为一个能够高效运转的瓦斯闭合管理体系。第三，通过井下安全监控、瓦斯检查员、放炮员、巡回检查员、电钳工等异常发现单元的现场检测结果，及时启动瓦斯闭合管理，把各类瓦斯隐患消除在萌芽状态。

龙华煤矿在开采1101工作面时，我们预测该工作面在进行里段回采接近向斜轴时瓦斯涌出量将增大，工作面推过腰带岩向斜轴部后，瓦斯涌出量趋于正常。其判断依据为，首先由于里段区域煤层受挤压作用工作面中部形成较厚的煤包，同时围岩为透气性差的泥岩；其次该工作面里段有3处小断层，地质构造复杂，根据以上资料和以往掘进时该区域瓦斯涌出特性和规律，我们准确的预测出该地点为高瓦斯区域。经采取相应的技术对策，如工作面回采前延工作面风巷走向以3米间距一次施工88个深95m以上的φ90mm钻孔，实施煤体高压注水增透，以利于其他孔的瓦斯抽放，把抽采瓦斯和煤层注水防尘相结合，即提前释放煤层中瓦斯又在回采时达到大幅度降尘的目的，在工作面回采时，回风流瓦斯浓度始终在0.3%左右，始终没有超过0.5%，既做到了主动式防尘，又避免了割煤时瓦斯超限的现象，同时也不影响生产。

（4）、加强正向激励，调动人的积极性和和创造性。

以科学的手段，激发人的内在潜力，使其充分发挥积极性、主动性、和创造性，这就是“激励原则”。人的工作动力来源于内在动力、外部动力和工作吸引力。首先制定《1101工作面瓦斯综合管理实施办法》，对包干区域的瓦斯检查员、综采跟班队长、安全检查员、监测工等特殊工种明确以正向激励为主奖罚办法，充分调动该区域各工种瓦斯治理齐抓共管的可喜局面，让职工切实从瓦斯治理中得到实惠；其次，长周期的利用群众周末安全例会对瓦斯检查员、安全员进行“小批次，多循环”滚动式培训，使每人对出现瓦斯异常隐患“能说会做”；第三，严把基层干部提拔关，杜绝人情提拔、关系提拔，把基层管理干部提拔同业务素质、工作能力，政治思想素质挂钩，使该矿在1101工作面瓦斯综合治理实施过程中，“一通三防”队伍得到锻炼，人员素质得到提高，涌现出许多优秀拔尖人才，使该矿在贵州新井建设人员大流动中，该矿未出现管理人员接力脱钩和断层现象。

四、应用效果评价

龙华煤矿在回采瓦斯赋存及地质条件复杂的大倾角1101综采该工作面过程中，通过超前规划、逐渐摸索、不断总结经验，找出一条适合高瓦斯大倾角综采工作面的瓦斯综合治理的路子，且取得显著的效果。该工作面自2010年5月开始回采至2011年2月回采结束，工作面回风流瓦斯没有超过0.5%现象，上隅角的瓦斯浓度也没有出现过积聚、超限现象，达到了预期的瓦斯治理效果，实现瓦斯零超限，为工作面的安全生产提供了保证。未发生任何人生安全事故，有利的保障了矿井安全生产。

五、结语

我们清醒地认识到，“瓦斯不治，矿无宁日”只要有瓦斯存在，就可能形成瓦斯积聚，一旦瓦斯达到一定浓度，遇到明火，瓦斯爆炸将不可避免。瓦斯并不可怕，可怕的是人对瓦斯认识程度、对危险的重视程度，龙华煤矿在井下开采生产过程中，运用科学的安全管理方式以及有效的资源，发挥人的智慧，对矿井瓦斯灾害进行预测预防和控制，实现生产过程中人与机器设备、物料、环境的和谐，达到安全生产的目的。

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作者简介：王胜奎（1969——），男，安徽淮南人，1995年毕业于淮北职业技术学院，毕业以来一直从事煤矿通风瓦斯技术管理工作,现任贵州龙华煤业通防部长。电话：15117535217 

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