石炭系特厚煤层综放工作面瓦斯治理

孙 磊

(大同煤矿集团 马道头煤业有限责任公司，山西 大同 037100)

大同煤矿集团塔山矿为高瓦斯矿井，采用综合机械化放顶煤采煤法开采C3～5号层特厚煤层，工作面为三巷布置，通风方式为“U+I”型，即在工作面回风巷内错一定距离沿煤层顶板掘进一条高抽巷，该方式基本可满足工作面正常回采时的通风需求，但当工作面进入地质异常区域时或在生产过程中煤机割尾、放煤等环节瞬间偶尔会出现瓦斯涌出量突然增大的现象，导致高抽巷抽排瓦斯浓度快速上升和工作面风排瓦斯浓度超限，严重制约了矿井的安全生产。为了完善塔山矿综放工作面现有的瓦斯治理技术体系，结合8214工作面开采期间瓦斯涌出情况，提出一套适用于石炭系特厚煤层综放工作面瓦斯治理的技术[1-2]。

1 工程概况

塔山矿8214综放工作面可采走向长为2 080 m，倾向长为200 m，平均煤厚为16.2 m，通风方式为一进两回“U+I”型通风。在生产过程中先后经历了过断层群、过火成岩侵入区等地质构造异常区，在此期间工作面瓦斯涌出量增大，最大绝对瓦斯涌出量达到66.12 m3/min，具体为：高抽巷最大瓦斯浓度达到6.65%，平均瓦斯浓度为4.61%，最大抽排瓦斯量达到44.15 m3/min；回风巷风排瓦斯浓度最大达到0.85%，平均瓦斯浓度为0.49%，最大风排瓦斯量达到21.97 m3/min，高抽巷抽排瓦斯量与回风巷风排瓦斯量之比为2.01，严重制约安全生产，通过采取相应措施有效治理了工作面的瓦斯问题。

2 瓦斯治理技术

2.1 增大高抽巷抽排风量

按照当前8214工作面通风系统计算绝对瓦斯涌出量可知(Q表示绝对瓦斯涌出量)：

Q总=Q抽排+Q风排

在不改变工作面进风量3 700 m3/min的前提下，把回风流瓦斯浓度控制在0.5%以下，高抽巷抽排瓦斯浓度按照4.5%计算可知：

66.12×100=4.5Q抽排+(3 700-Q抽排)×0.5

Q抽排=1 190 m3/min

而高抽巷原抽排风量为750 m3/min，故需新增抽排风量440 m3/min，方可将回风流瓦斯浓度控制在0.5%以下。

塔山矿通过在盘区回风巷增铺一趟D500 mm管路，在盘区瓦抽硐室临时增开2台2BEC62型瓦斯抽放泵，使高抽巷实际抽排量达到1 200 m3/min，成功将回风流瓦斯浓度控制在0.4%～0.5%之间。后期地面瓦抽车间投入运行后，顶板高抽巷抽排风量达到1 350 m3/min，将工作面回风流瓦斯浓度控制在0.3%左右，有效地保障了工作面安全生产。

2.2 改进生产工艺

通过对近年来矿井综放生产实际分析可知，造成工作面瓦斯超限的情况有：高强度生产瞬间落煤量大、放煤扰动采空区造成气体溢出。因此对生产工艺进行了改进。

1) 机组由头向尾割，第一次割尾，提前对尾部支架进行放煤，并要求放煤彻底，尾滚筒割到尾部20架后，严禁在尾部20架范围内放煤，机组割尾过程中尾部不得移架，待机组割尾结束并退后20架让开尾部机道口后，逐架移架、推前溜。

2) 移架、推前溜到位后，机组第二次割尾，机组割完尾退后20架，停止机组，进行移架，支架移到位后，按正常工序进行放煤。

3) 综采工作面生产时要严格按照正规循环进行作业，严禁频繁连续割尾。

4) 工作面瓦斯员要实时监测瓦斯浓度，若发现瓦斯浓度超过0.5%且有继续上升趋势时，立即通知机组司机停止割煤，待瓦斯浓度降到0.5%以下后，再继续作业。

2.3 加强预测预报

生产技术部要提前对工作面周期来压进行预报，并及时通知相关部门。地测科根据实际情况，及时做好地质条件的预测预报通知。通风区则根据地测科与生产技术部预报，及时对综采工作面过特殊地质构造及周期来压期间的瓦斯涌出量进行预测，并在生产作业会上进行通报。各相关部门，根据上述预测预报情况，采取针对性措施治理瓦斯，确保工作面顺利通过来压及地质构造段。

2.4 其他保障性措施

1) 加强工作面端头封堵，构筑步距为10m，减小风流进入采空区的深度，降低风流带出采空区内的瓦斯量。

2) 强化瓦斯便携仪和光干瓦检仪等瓦斯检查仪器调校工作，及时准确掌握井下各作业地点瓦斯浓度变化情况。

3) 工作面要按规定标校、吊挂瓦斯传感器，报警、断电必须按标准设置，严禁故意调大报警、断电浓度。

4) 加强井下瓦斯抽放泵的检查和管理工作，保证抽放工作的连续性。每班设专人对大流量瓦斯抽放泵排放口风量、气体指标数据进行采集，制定表格和曲线，找出规律并采取针对性措施。

3 结 语

本文以塔山矿8214工作面生产期间的瓦斯治理为背景，提出了一套适用于石炭系特厚煤层综放工作面瓦斯治理的技术。通过采取增大高抽巷抽排风量、改进生产工艺、加强预测预报等一系列针对性措施后，8214综放工作面上隅角和回风流瓦斯浓度基本控制在0.3%以内，高抽巷瓦斯浓度保持在3.0%以内，瓦斯治理成效显著，为其他同类型工作面提供了借鉴。