1、 1 大采高、高瓦斯工作面瓦斯治理技术研究 李 海 涛 长平公司通风区 2 大采高 、高瓦斯 工作面瓦斯治理技术研究 李海涛 王家学 辛宪耀 李彦鹏 （长平煤业有限责任公司，山西 晋城 048006） 摘 要： 针对 长平矿 综采工作面大采高、瓦斯涌出量大的现实条件，研究并并实施以 风排管理为主，本煤层、采空区、顶板钻孔 抽采瓦斯并重的综合瓦斯治理技术，杜绝了大采高、高瓦斯综采工作面瓦斯超限现象 ， 提高了工作面的单产，取得了显著的经济效益和社会效益。 关键词： 综采工作面；瓦斯； 治理；技术 1 问题的提出 大采高综 采 开采技术是采煤方法中一项新的开采工艺，是特厚煤层采煤方法的新发展。具有
2、高产、高效、掘进率低、成本低、经济效益好等优点，但是，随着工作面开采强度的增大和开采向深部转移，低瓦斯矿井的煤层瓦斯赋存条件会发生很大变化，最主要的是工作面及上隅角瓦斯的超限问题，甚至会出现局部瓦斯涌出量较高的情况。与相同煤层条件下的普通综 采 开采相比，在大采高综 采 开采条件下，由于 工作面割煤高度的增加， 煤量相应增加 ，产生的瓦斯量也相应增加，而大采高支架也带来了工作面通风断面的增大。在大采高放顶煤开采条件 下，由于开采强度和工作面产量的增大，进行瓦斯的有效防治是确保工作面安全顺利生产的重要保障。 从 2010年 4月开始， 长平 矿在 4305工作面使用 艾柯夫 SL500双滚筒 型
3、采煤机 (采高 5.87m)和 ZY12000/28/62型支撑掩护式液压支架等设备进行大采高综 采 回采，取得了最高日产 15000t的好成绩，并结合 长平 矿 4305大采高综 采 工作面条件，与 河南理工大学合作，开展了大采3 高综采 工作面瓦斯治理专项研究工作，取得了很好的效果。 2 大采高工作面概况 2.1 地质条件 4305回采工作面东部为 4303回采工作面，南 部为第二回风大巷、第一回风大巷、胶带机大巷及胶轮车大巷，西部和北部为原始煤体。煤层评价厚度 5.23m，倾角 2-10，平均 6，直接顶砂质泥岩，厚 4.85m，老顶为细粒砂岩，厚 11.23m，工作面走向长 1013.
4、6m，倾斜长 219.6m，可采储量 154.82万 t。 2.2 开采技术条件 工作面切眼长 219.6 m，东西方向布置，沿倾向推进；可采长度1009.4 m工作面为倾向长壁布置，采用后退式综合机械化一次采全高全部垮落采煤法。工作面机采高度为 5.87m，循环进度 0.865 m。 3 瓦斯综合治理技术 为 强化瓦斯治理，最大限度地减少瓦斯对安全生产的制约，充分发挥大采高工作面大功率设备的能力，针对大采高、高瓦斯综采面特性，多管齐下、采用多种抽采方法治本 (本煤层 、 采空区 、 钻板倾向钻孔 )， 优化通风系统 和强化管理相结合的综合治理措施，取得了很好的效果。 3.1 抽治本 多种抽采
5、方法结合。做到抽采最大化由于大采高综采工作面瓦斯涌出量大，一般在 40m3 min以上。风排有限，必须坚持以抽采为主，从巷道布置、系统建立、设备选型人手，多种方法结合，实现抽采效4 果最大化。 3.1.1 倾向 钻孔抽采技术 工作面回采期间，在工作面 43052回风巷道 施工顶板 倾向钻孔 抽采采空区 及煤壁 瓦斯。即在 43052巷每两个通风横川之间 施工一个 抽放场硐室 ， 每个钻场施工 15个钻孔，钻孔仰角 15 23，钻孔长度88m 132m左右，终孔间距为 10m，如图 1所示 。 钻孔终孔位于煤层的顶板 25 35m左右。钻孔采用聚胺脂进行严密封孔，封孔深度不小于 8 m。抽采量为
6、 2 3m3 min。 4 2 1 0 正巷4 3 0 5 工作面43051巷43052巷抽放管路密闭 密闭钻场 钻场图 1 4305工作面 倾向钻孔及采空区埋管 抽放示意图 3.1.2采空区 埋管抽采 尽管在回采过程中，随工作面的推进 及时封闭与采空区相连通的横 风横川 ，但随着推进长度增加，封 闭 横 川 会受采动影响漏气或垮落，在压差作用下，采空区瓦斯涌出量仍较大。为有效杜绝采空区瓦斯涌出， 在密闭横川时预留 抽放管路进行采空区抽放 ，如图 1所示 。 抽采5 量为 2 3m3 min。 3.1.3本煤层抽 采 根据 预测， 4305 回采工作面回采时瓦斯涌出量将达到69.63m3/mi
7、n，其中本煤层瓦斯涌出 58.60m3/min，占回采工作面瓦斯涌出的 84.17，邻近层瓦斯涌出 11.03m3/min，占工作面瓦斯涌出的15.83，可见， 4305 回采工作面瓦斯涌出以开采层瓦斯涌出为主，因此，必须实施本煤层瓦斯抽采技术措施，用于减少风排瓦斯量，减小通风系统压力。 本煤层瓦斯抽放钻孔 还可以进行煤层 注水，就是利用工作面前方卸压区内不可抽放的本煤层瓦斯抽放钻孔代替注水孔进行长孔注水。这种方式一孔两用，具有钻孔深、孔径大、钻孔附近裂隙发育、注水量大等特点，不仅起到了降低煤尘、改善气温条件等作用，而且有效地减少了回采过程中的瓦斯涌出量，促进了安全生产。 根据 4305 工作
8、面实际情况， 利用 4305 工作 面 进风 顺槽 4210 正巷的钻场硐室（原钻探队施工 的探放水钻场，从 4210 正巷巷口向切眼方向每 250 米有一钻场硐室） ， 向回采工作面不同方向施工 双排 扇形钻孔， 如 图 2 所示 。4305综采工作面切眼6 图 2 4305 工作面本煤层抽放钻孔布置图 3.1.4抽采系统能力保障 抽采系统建立原则。一是实现高低浓度瓦斯分开抽采。二是建立多系统、多管路便于多种抽采技术同时使用。二是保证有足够大的抽采能力，降低风排量。如：在 4305工作面累计安装瓦斯抽采管路 3500m，其中， 主管路采用 400mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管 ，支管路 采用 35
9、5mm矿用瓦斯抽放聚乙烯管 。 3.2 优化通风系统，确保风量充足 加强通风系统调整和通风设施维护。针对综采工作面瓦斯涌出量较大的实际情况， 由初期采用的“四进一回”通风系统调整为“三进两回”通风系统（具体通风系统示意图见图 3和图 4）， 加大配风量，使风量不低于 5800 m3/min，确保了通风系统稳定可靠。 430 5工 作面第二回风巷43052巷 43051巷 4210正巷4210副巷4209辅运横川4210出煤横川四盘区北翼泄水巷4 3 0 3 采面主撤架通道4 3 0 3 采面辅撤架通道1#撤架通道2#撤架通道第一回风巷胶带机巷胶轮车巷四盘区北翼泄水巷4206巷 4205巷2*4
10、52*452*452*452*452*45Q = 1 6 5 9 m 3 / m i nQ = 1 7 6 0 m 3 / m i nQ = 3 4 5 0 m 3 / m i nQ = 6 4 0 m 3 / m i nQ = 6 1 0 0 m 3 / m i nQ = 8 0 1 9 m 3 / m i nQ = 3 4 8 9 m 3 / m i n7 图 3 4305工作面采用“四进一回”通风系统示意图43 05 工作面第二回风巷43052巷 43051巷 4210正巷4210副巷4209辅运横川 4210出煤横川四盘区北翼泄水巷4 3 0 3 采面主撤架通道4 3 0 3 采面辅撤
11、架通道1#撤架通道2#撤架通道第一回风巷胶带机巷胶轮车巷四盘区北翼泄水巷4206巷 4205巷2 * 452 * 452 * 452 * 452 * 452 * 45调节风窗Q=6540m3/minQ=3540m3/minQ=1980m3/minQ=1200m3/minQ=4500m3/minQ=3120m3/minQ=2640m3/min图 4 4305工作面采用“ 三 进 两 回”通风系统示意图 3.2.3 把握重点，加强初采期间的瓦斯治理 大采高 综采工作面初采期问瓦斯治理既是重点，又是难点。主要原因是：工作面初次来压之前，采空区顶板垮冒不实，悬顶面积大，采空区漏风大， 顶板钻孔及采空区
12、抽放 不能发挥拦截瓦斯的作用，往往造成工作面回风流瓦斯超限，上隅角瓦斯积聚。对此，工作面初采期间主要采取以下措施：一是 要在工作面初采前对工作面进行 机 尾三角区 退锚索工作，如果 上 隅角老塘悬顶面积超过 8m2，须采取强制放顶措施。 二是 上隅角加强堵漏，尽可能减少漏风。 4 效 果 长平矿 4305工作面 采用多种抽 采方法治本 (本煤层 、 采空区 、 钻8 板倾向钻孔 )， 优化通风系统 和强化管理相结合的综合治理措施 ， 均取得了良好效果，使 工作面、回风巷 瓦斯始终处于受控状态，瓦斯浓度通常处在 0.4% 0.8%之间，有效的解决了 工作面 瓦斯问题，采面平均日产量达到 1.3万 t，最高日产量达到 1.5万 t。 参考文献： 1 常刚政大采高工作面瓦斯治理经验总结及探讨 J.科技情报开发与经济， 2006， 16(10)： 270 2 高志刚复杂地质条件下大采高综采技术的应用 J河北煤炭， 2005(4)： 13 14 3 赵向东高瓦斯矿井一次 采全高工作面瓦斯治理 J 煤炭科学技术， 2003(6) 4 董永师高瓦斯矿井一次采全高综采工作面瓦斯治理 J焦作工学院学报， 2004(2) 作者简介：李海涛（ 1975-），男，本科，通风工程师， 1997 年 7月毕业于太原理工大学，现从事煤矿通风安全管理工作。电话：13834905226
