采煤工作面高位裂隙孔及上隅角悬管综合瓦斯抽放技术的实践应用

彭晓宙

(山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西吕梁 033000)

安全生产

彭晓宙

(山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西吕梁 033000)

针对18205采煤工作面受瓦斯频繁超限影响的问题，通过应用高位裂隙孔及上隅角悬管综合瓦斯抽放技术，有效地降低了瓦斯浓度，保证了工作面的安全回采，取得了较好的技术经济效果。

采煤工作面；瓦斯超限；综合抽放技术；安全回采

随着矿井开采水平的延伸及深度的增加，斜沟煤矿18205采煤工作面瓦斯涌出量也相应加大。在工作面回采过程中，回风流和上隅角瓦斯频繁超限，在生产期间上隅角瓦斯经常能达到2%以上，瓦斯问题成为严重制约矿井生产、影响矿井安全效益和经济效益的重大问题。为解决这一问题，防止发生瓦斯事故，保证工作面安全回采，提高生产能力，我们结合以前在18201工作面的抽放经验，找到适合我矿采煤工作面抽放的最佳方法，并决定在采煤工作面采用高位裂隙孔及上隅角悬管综合瓦斯抽放技术。

1 工作面概况

18205工作面开采8#煤层，煤层平均厚度4.7 m，工作面可采走向长2 094.2 m，工作面长度269 m，面积749 501 m2。工作面位于12采区辅运下山南侧，工作面整体为一走向近南北倾向西的单斜构造，

倾角7.5°～11.4°，平均9.4°。东部、南部、西部均为实煤区。地表地形为中低山区，地表起伏较大，庙沟横穿工作面，天洼村坐落在工作面中南部，马蒲滩村位于工作面北部，山梁均多为黄土覆盖，沟谷基岩出露，山坡较陡，盖山厚度365 m～507 m。工作面采用“U”型通风方式，皮带巷进风，材料巷回风，供风量为2 350 m3/min。

根据工作面瓦斯来源分析，上隅角涌出的瓦斯主要来源是：煤层回采后，顶板垮落，本煤层和上邻近6号煤层卸压产生的卸压瓦斯涌入回采工作面采空区，随工作面风流带至工作面上隅角。在采煤工作面回风流瓦斯及上隅角瓦斯中有60%～70%是采空区瓦斯涌出,容易造成瓦斯超限。

2013年6月，辽宁工程技术大学对18205工作面本煤层采样进行了实验室分析，煤层瓦斯基础参数分析结果如表1所示。

表1 煤层瓦斯基础参数

2 综合瓦斯抽放技术原理

2.1 高位裂隙孔抽放瓦斯原理

根据对回采工作面矿山压力的研究，煤层随着工作面的回采将在工作面周围形成一个采动压力场。在压力场作用下，工作面采空区周围覆岩的移动破坏，在竖直方向上划分为“三带”，即，冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。而在工作面推进过程中，裂隙带因充分卸压，瓦斯大量解吸而浓度高，当采煤工作面的裂隙带积存大量瓦斯时，往往被漏风带入生产巷道或工作面空间，或由于大气压力，或通风系统变化，使瓦斯大量涌入工作面。因此，必须对裂隙带瓦斯进行抽放，阻止裂隙带高浓度瓦斯进入回采工作面。尤其是上隅角附近。高位裂隙孔抽放瓦斯就是在回采工作面回风巷内设置钻场，从钻场向采空区上方的裂隙带内施工钻孔，利用抽放泵负压动力抽放采空区顶板裂隙带及冒落带内积存的高浓度瓦斯，从而减少采空区瓦斯向工作面上隅角的涌出，降低回采工作面上隅角和回风巷的瓦斯浓度。

2.2 上隅角抽放瓦斯原理

上隅角瓦斯抽放的主要原理是，在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态，与空气充分混合，由抽放管路抽走，既可以避免工作面上隅角处局部位置因风流不畅(或无风)引起的瓦斯超限，又可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。

3 抽放工艺

3.1 高位裂隙带钻孔布置及抽放

根据18205综采工作面煤层赋存情况及通风系统布置，确定在工作面材料巷布置裂隙带钻孔，将钻场设在18205工作面材料巷中。每组钻场布置4个钻孔，钻孔直径75 mm、长度95 m，倾角分别为31°、34°、37°、40°，距离煤层顶板垂距分别为49.5 m、52.7 m、57.5 m、60.7 m。钻孔采用双囊袋封孔器和注浆材料联合进行封孔，封孔深度不小于8 m。

抽放初期，每隔30 m布置一钻场，同时抽放距工作面最近的3组钻孔，每天观测高位裂隙孔中的瓦斯浓度及负压。经观测，孔内负压在20 kPa～30 kPa，满足抽放规范中卸压瓦斯钻孔负压不低于13 kPa的规定；抽放效果好的钻孔，最大瓦斯体积分数在80%以上，平均瓦斯体积分数60%左右。并根据钻场与工作面推进的水平距离，绘制了高位裂隙钻孔瓦斯浓度曲线图。为了提升抽放效果，增加抽放量，结合对曲线图的分析研究，将原来的钻场间距由30 m为一组改为15 m为一组，使高位裂隙孔始终保持在最佳抽放效果区间内。481#和478#高位裂隙孔瓦斯体积分数变化曲线图见图1和图2。

图1 481#高位裂隙孔瓦斯体积分数变化曲线图

图2 478#高位裂隙孔瓦斯体积分数变化曲线图

3.2 上隅角悬管抽放

利用顶板支护锚杆作吊挂点，用电缆挂钩吊挂9根Φ90 mm的软管在上隅角上部，软管末端需伸入上隅角后1 m，软管与Φ508 mm抽放管路末端的九通变径接头相连接，并靠帮用电缆挂钩吊挂平直、整齐。工作面每向前推进一个循环，软管随着工作面端头支架的移动同时前移，保证软管末端始终在上隅角后1 m。移动软管作业时，工作面必须停机并闭锁采煤机和刮板输送机，同时由瓦检员现场检查瓦斯，确保该期间上隅角瓦斯体积分数不超过0.8%。必要时，利用风幛配合使用，保证该期间上隅角瓦斯浓度不超限。工作面端头支架拉移过程中，必须有瓦检员在现场看护，防止损坏软管。每次移动后由瓦检员检查悬管位置是否合适，发现问题，及时处理。上隅角悬管抽放示意图见图3。

图3 上隅角悬管抽放示意图

4 抽放效果

18205采煤工作面实施综合抽放以后，抽放标况下纯量瓦斯日均5 000 m3，月均15万m3，工作面抽放率更是达到了50%左右；上隅角瓦斯体积分数控制在0.8%以下，回风流瓦斯体积分数控制在0.4%以下。2016年2月至2016年12月的回采过程中，工作面基本未发生瓦斯超限现象。

5 高位裂隙孔及上隅角悬管综合瓦斯抽放技术分析

18205采煤工作面的实践应用发现，高位裂隙孔抽放与上隅角悬管抽放技术是相辅相成的，对解决工作面瓦斯超限都起到了决定性的作用，缺一不可。高位裂隙孔抽放，降低了裂隙带和采空区里的总体瓦斯含量，减少了瓦斯向工作面及回风巷的涌出量；上隅角悬管抽放，直接抽放上隅角瓦斯，保证了生产期间上隅角瓦斯浓度不超限，为采煤工作面的安全回采提供了最有利的保障。

6 结语

随着斜沟煤矿开采深度的增加，瓦斯问题会在以后的采掘工作中越来越制约矿井的发展，通过不断摸索和实践，找到适合斜沟煤矿的抽放方法，实现了矿井瓦斯治理“由被动到主动”的根本转变，从根本上解放和发展生产力，全力打造安全高效的现代化矿井。

Practice application of integrated gas drainage technology in high fissure aperture and suspended pipe in upper corner of coal mining working face

PENG Xiaozhou

(Inclined Ditch Coal Mine，Shanxi Xishan Jinxing Energy Co., Ltd., Lyuliang Shanxi 033000, China)

In view of the problem that the 18205 coal mining face is affected by the frequent gas overrun, through the application of integrated gas drainage technology in high fissure aperture and suspended pipe in upper corner, the gas concentration is limited and the safe mining of the working face is ensured with good technical and economic results.

coal mining working face; gas overrun; comprehensive drainage technology; safety mining

2017-02-07

彭晓宙，男，1990年出生，2013年毕业于中国矿业大学，助理采煤工程师。研究方向：煤矿开采技术。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.26

TD712

1004-7050(2017)01-0081-03