近距離上保護層工作面瓦斯治理研究

摘 要：近距離保護層開采時，保護層工作面上隅角瓦斯超限是瓦斯治理的難點。為有效治理近距離保護層工作面上隅角瓦斯超限，本文以平煤四礦己15-23120保護層回采工作面為例，保護層工作面上隅角瓦斯超限；通過向采空區內埋設兩條管路抽采瓦斯，一條用于抽采采空區內瓦斯，截斷瓦斯向回采工作面涌入的通道；另一條用于抽采上隅角瓦斯；采取抽采措施后，上隅角瓦斯濃度有0.6-0.7%降至0.1%以下；風排瓦斯濃度有0.3%左右降至0.05%左右，上隅角瓦斯超限現象得到了很好地治理。

關鍵詞：近距離上保護層；瓦斯超限；瓦斯治理

保護層開采技術措施中涉及保護煤層和被保護煤層，在保護層開采過程中，被保護煤層卸壓，其中的瓦斯解吸釋放，向保護層方向運移[1-2]。保護層和被保護層之間的距離對于保護層開采的卸壓消突效果具有巨大的影響，距離較近時被保護層卸壓效果較好，瓦斯釋放充分，大量的瓦斯涌入保護層工作面，對保護層工作面的安全生產構成的極大的威脅，尤其是上隅角瓦斯極易超限[3]。因此對近距離上保護層工作面上隅角瓦斯治理進行研究具有重要的實際意義。

本文制定了上隅角瓦斯治理措施并進行了效果考察。

1 工程地質概況

四礦位于平頂山礦區中部，井田東鄰一礦，西接平煤五礦、平煤六礦，南鄰三環公司，為突出礦井，地面為低山丘陵地形，經過專家論證，選擇己15煤層作為己16-17煤層的保護層進行開采。己15煤層、己16-17煤層頂板和底板均為砂質泥巖，兩層煤層間距離5-18m，平均16m，屬于近距離保護層開采。

己15-23120工作面位于己三采區西翼中下部，南部位于己15-23100工作面內（該面由于壓力大未能回采），北為己15-23140采面（已回采）。該工作面可采走向長1103米，傾斜長237米。己15-23120工作面為上保護層開采，對下覆己16.17煤層進行保護。己15-23120工作面煤層瓦斯含量6.89m3/t，瓦斯壓力0.4Mpa，為非突出煤層。該工作面己15煤層煤厚在1.1～2.1米之間，局部下部含0.1～0.4米的劣質煤。煤層平均傾角7.7°。己16煤層與己17煤層合層，己15煤層距己16.-17煤層層間距平均8m，屬于近距離保護層。

2 保護層工作面瓦斯治理措施

正常生產過程中，己15-23120采面上隅角瓦斯多次超限，為有效防治上隅角瓦斯超限情況，采用向采空區內埋管抽放上隅角瓦斯。

實際生產過程中，向采空區內埋設兩條直徑為500mm的管路，連接到采區抽放泵站對采空區和上隅角的瓦斯進行抽采，如圖1所示，管路懸吊與頂板上，距離頂板距離500mm。其中管路A埋入采空區內的長度為5m左右，直接抽放采空區上隅角附件瓦斯；管路B埋入采空區內的長度為15m，在管路上每隔2m開孔，在孔口上方架設木墩，以保護頂板在垮塌時不會堵塞孔口。管路A隨工作面的向前推進不斷進行回收，管路B直接埋入采空區內，實現長時間的抽放。

工作面采取上隅角瓦斯抽采措施之后，保護層工作面回采狀況得到了極大改善，上隅角瓦斯控制在0.6%以下。上隅角瓦斯抽采措施實施前后保護層工作面上隅角瓦斯濃度、風排瓦斯濃度、上隅角抽放瓦斯濃度以及瓦斯抽采純量如圖2所示，其中上隅角瓦斯濃度和風排瓦斯濃度是從在線監測系統中導出，上隅角抽采瓦斯濃度是從泵站抽采濃度導出。

由圖2可以看出，在采取上隅角瓦斯抽采措施之前，上隅角瓦斯濃度在0.6%-0.7%之間，隨時可能出現瓦斯濃度超限的情況，存在極大的安全隱患；工作面風排瓦斯濃度處于0.3%-0.4%之間，同樣處在較高的水平。經過前期的設計布置，當工作面推進至850m左右時，上隅角瓦斯抽采系統開始運行。由監測結果可以看出，采用雙管路抽采上隅角瓦斯后，隨著瓦斯抽采純量的增加，上隅角瓦斯濃度由0.6%左右逐漸降至0.1%以下，同時風排瓦斯濃度降至0.1%以下，很好的控制了上隅角瓦斯超限問題，保證了回采工作面的正常生產。

3 結論

3.1 平煤四礦己16-17被保護層位于己15煤層下部的底臌斷裂帶內，采空區瓦斯涌出量大，為保證生產的安全進行，必須對上隅角和采空區瓦斯進行抽采。

3.2 在風巷內向采空區埋設兩條管路，一條用于抽采采空區內瓦斯，截斷瓦斯向回采工作面涌入的通道；另一條用于抽采上隅角瓦斯，降低上隅角瓦斯濃度，防治上隅角瓦斯超限。

3.3 采用向采空區埋管后，上隅角瓦斯濃度有0.6-0.7%降至0.1%以下；風排瓦斯濃度有0.3%左右降至0.05%左右，上隅角瓦斯超限現象得到了很好地治理。

參考文獻

[1]王海鋒，程遠平，吳冬梅，等.近距離上保護層開采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采參數優化[J].煤炭學報，2010，35（4）：590-594.

[2]石必明，劉澤功.保護層開采上覆煤層變形特性數值模擬[J].煤炭學報，2007，33（1）：17-22.

[3]戴廣龍，汪有清，張純如，等.保護層開采工作面瓦斯涌出量預測[J].煤炭學報，2007，32（4）：382-385.

作者簡介：劉波（1988-），河南社旗人，助理工程師，主要從事礦山瓦斯突出災害治理。