綜采工作面防治瓦斯超限成套技術研究與應用

孟凡超

摘要： 該文章對綜采工作面回采期間采取的成套技術措施進行了分析總結。針對瓦斯地質復雜綜采工作面，靈活全面施策，得到了良好治理效果，驗證了煤礦瓦斯事故可防可控的理論。

Abstract： This paper analyzed and summarized the complete technical measures for the fully mechanized mining face. According to the complex fully mechanized working face with the gas geology， flexible and comprehensive measures have been carried out to get good treatment effects， proving the theory that the coal mine gas accidents can be prevented and controlled.

關鍵詞： 綜采工作面；防治瓦斯超限；煤礦

Key words： fully mechanized coal mining face；prevention and control of gas overrun；coal mine

中圖分類號：TD712 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）36-0093-03

0 引言

為了實現瓦斯地質條件復雜采煤工作面，回采期間零瓦斯事故，河南能源焦煤公司中馬村礦在27011工作面回采期間試著采取了多種技術措施，在瓦斯零超限的情況下實現了工作面的回采結束。

1 工程概況

中馬村礦為煤與瓦斯突出礦井。27011綜采工作面回采煤層為二1煤層，此工作面位于27采區東翼上部，設計走向長度511m，傾斜長度83m，煤層傾角平均11°，煤厚平均3.6m，煤層存在夾矸和分叉現象。煤層透氣性差，煤質較軟，瓦斯地質復雜，回采期間極易發生瓦斯超限事故，嚴重制約工作面安全回采。為了確保工作面能夠在杜絕瓦斯超限的情況下安全回采，經過礦井相關人員研究決定，工作面作業方式為“三八”作業制，一班采取防治瓦斯超限措施，兩班組織生產。

2 工作面防治瓦斯超限成套技術

2.1 礦井各部門統一、協調管理

中馬村礦將27011綜采工作面防治瓦斯超限列為礦井A級薄弱環節管理。由綜采隊作為此工作面防治瓦斯超限的主體，礦領導、安監科、調度室、防突科等職能部門作為措施監督落實的主體，礦井制作礦薄弱環節管控安全確認表放置在工作面現場，各級監督人員必須定期對工作面防治瓦斯超限措施的落實情況進行確認。

2.2 加強通風系統和監測監控系統管理

2.2.1 加強通風系統管理

對工作面通風系統進行優化，確保工作面供風量不低于1200m3/min。工作面切眼上、下安全口不得堆放設備、材料等，進、回風巷道堆放的設備、材料占用巷道的斷面積嚴禁超過巷道總斷面積的1/3，確保有足夠的通風斷面。工作面上隅角超前工作面切頂線兩排提前回棚，并在上、下隅角老塘側設置擋風簾，減少風量損失。必須保證回風巷正反向風門和調節風窗的完好，嚴禁同時打開兩道風門，回風巷風眼內不得存放雜物。

2.2.2 加強監測監控系統管理

工作面安設監測監控系統，確保靈敏可靠，全方位監測工作面瓦斯變化情況?；仫L巷風門外安設監測分站1臺，型號為KJ101-F2型，工作面內安設瓦斯傳感器6部，型號為KJ101-45B型。

瓦斯傳感器T0安裝在工作面上隅角，T1安裝在距上安全口10m以內，T2安裝在回風口以里10～15m位置。T3安裝在距下安全口10m以內。T中在回風巷中間，T車安裝在絞車房內。瓦斯傳感器吊掛在頂板完好的地方，距頂板不大于300mm，距巷幫和切頂線均不小于200mm，不大于500mm。瓦斯傳感器T2、T中報警、斷電濃度均≥1.0%，T3、T車報警、斷電濃度≥0.5%，T0、T1、采煤機機載瓦斯斷電儀報警濃度≥1.0%、斷電濃度≥1.5%。瓦斯傳感器T0、T1、T2、T3、T中、T車：工作面切眼及運輸巷、回風巷中全部非本質安全型電氣設備，采煤機機載瓦斯斷電儀斷采煤機電源。瓦斯傳感器復電瓦斯濃度：T0、T1、T2、T中及采煤機機載瓦斯斷電儀瓦斯濃度數值<1.0%，T3、T車瓦斯濃度數值<0.5%，方可人工復電。當工作面回風巷風流中瓦斯濃度≥1.0%或者二氧化碳濃度≥1.5%時，必須停止工作面一切工作，停電落鎖，將工作面和回風巷中所有人員撤出到全風壓新鮮風流的巷道中，查找原因并采取針對性措施進行處理。只有工作面和回風巷內風流中瓦斯濃度<1.0%，方可人工復電恢復工作。瓦斯傳感器每十五天必須使用標準氣樣校驗一次，并對瓦斯電閉鎖功能測試一次。

2.3 工作面上隅角瓦斯治理

由于工作面上隅角易積聚瓦斯，工作面回采期間采取以下措施進行上隅角瓦斯的管控。

2.3.1 在上隅角設置擋風墻，阻擋采空區瓦斯向外涌出，壘設擋風墻時遵循下列規定

①回風巷超前煤壁線1～2棚將工鋼梁替換成木梁，巷道上幫的工鋼柱替換成單體柱，上端頭π型鋼大梁始終托住木梁（大梁間距700±50mm），在上隅角切頂線處用編織袋灌裝碎煤并層層碼放，壘設成一道擋風墻；

②擋風墻內側嚴禁有工鋼或其他金屬物品，防止碰撞產生火花；

③擋風墻必須頂部緊接巷道頂板，上幫緊貼巷道上幫，下幫與端頭支架銜接緊密，擋風墻整體與巷道上幫的夾角成100～120°；

④在擋風墻的縫隙處用黃泥抹嚴實，防治瓦斯從縫隙處涌出；

⑤擋風墻必須及時隨工作面的推進而前移。

2.3.2 上隅角使用抽采管抽出積聚的瓦斯，設置移動瓦斯抽采泵并連接專用抽采管路，經工作面回風巷通向上隅角擋風墻抽采瓦斯，具體規定如下

①回風巷鋪設抽采管路使用Φ250mm聚乙烯管，管路末端距上安全口距離不得大于20m，并從主管路末端設置兩個Φ100mm的接頭，引出兩根Φ100mm鋼絲軟帶管通向上隅角；

②兩根鋼絲軟帶管置于上隅角擋風墻頂部，第一根管距回風巷上幫100±50mm，第二根管距第一根管100±50mm，兩根管的末端距擋風墻老塘側不得小于300mm，并前后錯開300～500mm，抽采管隨擋風墻的前移而前移；

③隨著工作面的推進，必須及時掐主管路，并保持抽采管路的順暢。

2.3.3 在工作面的上隅角老塘側吊掛風障，引導風流吹向上隅角，稀釋瓦斯濃度，具體吊掛要求如下

①上隅角風障的吊掛必須接頂接底，風障上幫貼回風巷上幫，下幫貼工作面最后一架前立柱；

②當班工作面專職瓦斯檢查員負責指導工作面上端頭工人吊掛風障，并經常檢查上隅角瓦斯濃度，及時調整風障的角度；

③上端頭施工的人員在竄大梁時，嚴禁將上隅角風障全部放下，每竄一棚大梁，對應放下一棚距離的風障，每竄好一棚大梁后及時恢復風障。

2.3.4 上端頭工人在施工時要使用高壓水將頂、幫全部灑濕，保持上隅角范圍內工鋼棚、單體柱、π型鋼梁等濕潤，上隅角范圍內嚴禁硬物撞擊產生火花，消除瓦斯積聚引起瓦斯爆炸的危險。

2.3.5 工作面在割移期間上隅角不得回放工鋼棚、不得拆移擋風墻，以免造成上隅角瓦斯大量涌出；在工作面割煤移架停止期間，上端頭工人方可拆移擋風墻及前竄瓦斯抽采管；拆移風墻時要從上往下逐袋拆移，不得大面積拆移。

2.4 抽采工作面殘存瓦斯

每天8點班在工作面煤壁施工淺孔抽采鉆孔，抽采煤層瓦斯，淺抽鉆孔控制全煤厚（工作面距上下安全口15m范圍內為瓦斯卸壓帶，可不布置鉆孔）。鉆孔共設計兩排，上排18個鉆孔、下排36個鉆孔。上排孔垂直于煤壁，孔深不小于15m，孔間距3m，開孔位置距底板1.2～1.6m；下排孔傾角-30°，可根據煤厚情況對下排孔傾角進行±5°調整，孔間距1.5m，開孔位置距底板0.3～0.6m，下排孔應穿過煤層見矸底。工作面抽采主管直徑為Φ150mm的鋼絲軟帶管，抽采支管采用直徑Φ25mm橡膠管，封孔管直徑Φ25mm無縫鋼管，封孔管長度1.5m，簡易封孔后利用移動泵進行連抽。采煤機附近的鉆孔待采煤機通過后要及時連抽，甩掉的鉆孔離采煤機的距離不得大于6m。如圖1。

在回風巷布置高位抽采鉆孔，抽采采空區瓦斯，回風巷煤壁線以外每隔40m布置一組高位孔，每組4個。1#～4#鉆孔孔間距0.5m。使用ZDY-4000S鉆機，采取水力排渣施工工藝?？筛鶕┕さ攸c地質及支護情況適當調整鉆孔坡度，誤差±2°，鉆孔開口位置誤差±500mm。如表1。

封孔前要用水將鉆孔內殘余鉆屑沖洗干凈，確保封孔質量。封孔采用Φ50mm聚乙烯封孔管，封孔時管與管對接緊密，確保封孔后密封不漏氣。

采用袋裝礦用合成樹脂封孔工藝封孔，封孔深度不低于15m。0～1m用水泥砂漿固孔，封孔管2m處與12m處各用3袋（共6袋）礦用合成樹脂“對開”封孔；12～15m為花管，用窗紗包裹。打好的新鉆孔必須及時進行封孔連抽，時間不得超過24小時。

3 效果分析

27011綜采工作面自2013年5月開始回采至2014年3月回采結束，通過采取加強工作面通風系統和監測監控系統的管理、實施煤壁淺孔抽采瓦斯、上隅角壘設擋風墻并插管抽采瓦斯、回風巷高位鉆孔抽采瓦斯等成套技術，風流中瓦斯控制在了1.0%以下，實現了本瓦斯零超限。

4 結論與建議

針對27011綜采工作面煤層瓦斯含量高、絕對瓦斯涌出量大，煤質軟、瓦斯透氣性差，在回采期間易瓦斯超限的特點，施工隊伍有的放矢，研究并實施了綜采工作面防治瓦斯超限成套技術，工作面安全回采結束，防治瓦斯超限效果良好，希望可以為其它類似工作面回采治理瓦斯起到借鑒作用。

參考文獻：

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[2]張國樞.通風安全學（修訂版）[M].中國礦業大學出版社.

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