14301前部综采工作面初采期间的措施解析

14301前部综采工作面初采期间的

瓦斯治理措施

会审：

矿总工：、

通风副总：、

安监处：、

生产技术科：、

抽采公司：、

防突科：、

二采区：、

通风科：、

通风队：、

监控队：、

瓦斯一队：、

编制：、

14301前部综采工作面初采期间的

瓦斯治理措施

一、工作面简介

14301工作面是南三采区首个4#煤综采工作面，走向长度平均1302.3m，可采走向长度1162m，面长220m。4#煤层为Ⅲ类不易自燃煤层，外段平均厚度2.3m，。鉴于4#煤与3#煤层间距在9.2～0.4m 之间，且由西向东层间距逐渐变小，为此工作面分两段回采，前部工作面可采走向长度652.1m，只采4#煤，采高2.6m。

二、通风系统

1、通风方式：

14301前部综采工作面采用沿空留巷“Y”型通风方式。即在工作面回采过程中，14301胶带巷作为主要进风巷道，14301轨道巷作为辅助进风巷；14301轨道巷后部采用沿空留巷作为工作面回风巷，一部分回风经九横贯回风立眼、14301预抽巷，汇合南轨2#底抽巷风流后，共同回入南轨1#底抽巷；另一部分回风经沿空留巷、14302切眼、汇合13301轨道巷和14302轨道巷冲洗风后，经13302轨道巷回入南三集中回风巷。

2、通风系统：

（1）、进风流：

14301胶带巷→九横贯回风立眼

工作面→沿空留巷

14301轨道巷→沿空留巷（九横贯以里）（2）、回风流：

2#底抽巷

九横贯回风立眼→14301预抽巷→预抽巷联络巷→1#底抽巷

13301轨道巷

沿空留巷九横贯以里→14302切眼→14302轨道巷→13302轨道巷

1#底抽巷→

→南回大巷→白家坡回风立井

13302轨道巷→南三回风巷

3、初采期间的风量计算：

⑴、按气象条件计算

Q采=60×70%×V采×S采×K采高×K采面长

=60×70%×1m/s×7.462m2×1.2×1.4=527m3/min 式中：V采---采煤工作面的风速，按采煤工作面进风流的温度选取，本工作面进风流温度小于20℃，选取风速为1m/s；

S采---采煤工作面的平均有效断面积，按最大和最小控顶有效断

面的平均值计算，选取9.54m2；

K采高---采煤工作面采高调整系数，选取1.2；

K采面长---采煤工作面长度调整系数，选取1.4；

70%---有效通风断面系数；

60---为单位换算产生的系数。

⑵、按照瓦斯涌出量计算

Q采=125×q采×K CH4=125×7.7m3/min×1.7=1637m3/min

式中：q采---采煤工作面回风巷风流中最大风排瓦斯量，m3/min；（抽采矿井的瓦斯涌出量，应扣除瓦斯抽采量进行计算；14301前部综采工作面瓦斯绝对涌出量为24.11m3/min，其中抽排16.41m3/min，因此风排瓦斯涌出量按7.7m3/min计算）；

K CH4---采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数，取1.7；

125---按采煤工作面回风流中瓦斯的浓度不超过0.8%的换算系数。

⑶、按照二氧化碳涌出量计算

Q采=100×q CO2×K CO2=100×1.2×1.5=180m3/min

式中：q CO2---采煤工作面回风巷风流中最大绝对二氧化碳涌出量，1.2m3/min；

K CO2---采煤工作面二氧化碳涌出不均匀的备用风量系数，取1.5；

100---按采煤工作面回风流中二氧化碳的浓度不超过1.0%的换算系数。

⑷、按工作人员数量计算：

Q采≥4N=4m3/min×50=200 m3/min

式中：N----采煤工作面最多人数取50人（交接班时，两班考虑）；

4---每人需要风量，m3/min。

根据上述1-4条件计算的最大值做为采煤工作面的实际需要风量，所以14301前部综采工作面初采期间的配风量不小于1637m3/min，由于“Y”型通风系统存在主进风巷、辅助进风巷风量分配，原则上按照辅助进风巷风量满足《煤矿安全规程》中风速要求，且辅助巷进风量不超过主进风巷风量的1/3进行配风，所以14301前部综采工作面的配风量不小于1237m3/min，14301轨道巷的配风量不小于400m3/min（轨道八横贯以里），沿空留巷回风量不小于1637m3/min。

⑸、按风速进行验算

a、验算最小风量

S最大=L最大×h采高×70%=4.4m×2.6m×70%=8.008m2

Q采≥60×0.25S最大=60×0.25×8.008=120m3/min

b、验算最大风量

S最小=L最小×h采高×70%=3.8m×2.6m×70%=6.916m2

Q采≤60×4.0S最小=60×4.0×6.916=1660m3/min

c、验算工作面沿空留巷风量

60×0.25S沿空＜Q采回＜60×4.0S沿空

60×0.25×12m2＜Q采回＜60×4.0×12m2

180m3/min＜Q采回＜2880m3/min

式中:S最大——采煤工作面最大控顶有效断面积，m2；

L最大——采煤工作面最大控顶距，m;

h采高——采煤工作面实际采高，m;

S最小——采煤工作面最小控顶有效断面积，m2；

L最小——采煤工作面最小控顶距，m;

S沿空——采煤工作面沿空留巷平均净断面积，m2；

0.25——采煤工作面允许的最小风速，m/s；

70% ——有效通风断面系数；

4.0 ——采煤工作面允许的最大风速，m/s；

5.0 ——采煤工作面允许的最大风速，m/s；

通过上述验算，14301前部综采工作面的实际需要风量的风速符合《煤矿安全规程》要求，取上述1-4 条件计算的最大值作为4#煤14301前部综采工作面的实际需要风量，所以确定4#煤14301前部综采工作面初采期间的实际需要风量为1637m3/min。

表1 采煤工作面进风流气温与对应风速

三、抽采系统及钻孔布置

根据我矿现有抽采系统状况，工作面顺层钻孔、顶板走向钻孔、上部3#煤层钻孔、下部5#煤层钻孔及沿空留巷埋管抽采利用南翼2#泵站的2台BEC-72型泵和南翼3#泵站的2台BEC-87型泵带抽。（一）、抽采管路布置

1、14301轨道巷铺设一趟DN320mm瓦斯抽采管路，管路每隔6m安设一个DN320mm变2寸三通，同时在钻场处加设DN320mm 变DN219三通并配有阀门和孔板，抽采管路经过14301轨道巷与南三集中回风DN320mm管路连接，建立轨道巷顺层钻孔瓦斯抽采系统。

2、14301胶带巷铺设一趟DN320mm瓦斯抽采管路，管路在每个钻场要留设一个DN320mm变DN219mm三通，同时每隔6m安设一个DN320mm变2寸三通，并配有阀门和孔板，抽采管路经过14301胶带巷与南三回风DN320mm管路连接，建立14301胶带巷

顺层钻孔、顶板走向钻孔瓦斯抽采系统。

3、14301预抽巷铺设一趟DN320mm瓦斯抽采管路，每隔6m 留设一个DN320mm变2寸三通，每个三通并配有阀门和孔板，抽采管路经过预抽巷回风立眼与南三回风DN320mm管路连接，建立14301预抽巷顶板走向钻孔、3#煤钻孔、14301高抽巷钻孔瓦斯抽采系统。

4、14301沿空留巷铺设一趟DN320mm瓦斯抽采管路，与留巷段内4寸压埋管和DN2190mm压埋管连接。14301沿空留巷压埋管时，在留巷墙体前30m内每间隔3m预留一根DN219mm 抽放管，之后每间隔9m预留一根4寸铁管（进入采空区时超出墙体0.5m）。14301沿空留巷DN320mm抽采管路经过九横贯回风立眼、14301预抽巷与南三回风DN320mm管路连接，建立沿空留巷瓦斯抽采系统。

（二）、抽采钻孔布置

1、4#煤顺层钻孔

(1) 4#煤钻孔的布置

根据该面瓦斯治理要求，14301前部工作面顺层钻孔采用VLD-1000型澳钻钻机在轨道巷钻场施工，孔深为300m。澳钻钻孔未辐射区域采用国产钻机施工钻孔，钻孔布置在14301轨道巷和14301胶带巷两侧，开孔间距6m，倾角±4°，开孔时垂直煤壁钻进，覆盖工作面澳钻钻孔未覆盖区域，消除本煤层空白带。

(2)钻孔的封孔

澳钻钻孔封孔采用水泥注浆封孔，封孔材料选择4寸PVC管，封孔长度12m；国产钻机封孔采用水泥带压封孔，封孔材料选择2寸PVC管，封孔长度12m。

2、上部3#煤层顺层钻孔

（1）钻孔的布置

14301前部工作面3#煤层瓦斯治理利用14301预抽巷80m-710m处之间平行布置，共布置钻孔106个，钻孔沿巷道左手帮垂直钻进，钻孔间距6m，倾角+4°，孔深100m。

（2）钻孔的封孔

钻孔封孔采用水泥带压封孔，封孔材料选择2寸PVC管，封孔长度12m。

3、顶板走向钻孔

（1）钻孔的布置

①14301胶带巷裂隙带钻孔布置在145m-1270m处现有钻场内，共布置12组，其中14301前部综采面工作面布置4组（9组到12组），每组布置钻孔6个，钻孔孔径Φ94mm，具体的钻孔参数如下表：

钻孔施工参数表

②在14301预抽巷施工14301前部综采工作面倾向高位钻孔，共施工钻孔9组，其中第一组到第八组钻孔组间距为60m，第九组钻孔距第八组钻孔间距为120m，终孔点高度16～25m，终孔点间距15m，孔径为Φ192mm具体参数如下：

（2）钻孔的封孔

胶带巷和预抽巷裂所有顶板走向钻孔封孔均采用水泥封孔，封孔材料选择4寸PVC管，封孔长度12m。

4、下部5#煤层顺层钻孔

（1）钻孔的设计

①利用14301预抽巷700m处平台往里36m的左手帮钻场布置钻孔。共布置14个钻孔,钻孔间距为30m。

②南三德钻钻场布置7个钻孔，钻孔终孔间距均为30m，目标方位角均为64.5°。

（2）钻孔的封孔

封孔采用带法兰盘的PVC管，425#水泥封孔。钻孔施工完毕后要安装孔板流量计、阀门，且主抽放管路必须安装放水器。

5、沿空留巷埋管抽采方法的实施

根据工作面巷道布置情况，工作面采用沿空留巷Y型通风方式时采空区上部积聚大量高浓瓦斯，为保证较高的瓦斯抽采率，确保工作面本质安全型生产，14301前部工作面沿空留巷墙体前30m范围内每间隔3m在柔模袋上预留一根DN219mm抽放管，并用法兰盘、埋线管连接，抽放管伸出墙体0.5m。DN219mm抽放管必须压设在沿空留巷注浆柔模袋上的专门压埋管孔内，严禁在柔模袋交接处和柔模袋顶部压设，否则不得注浆。在留巷施工过程中，每个DN219mm 抽放管设置一个碟阀和观测孔与巷道非采煤帮的DN320mm抽放管连接。

四、初采期间的瓦斯治理安全技术措施

（一）、通风安全技术措施：

1、加强通风系统管理，测风员每10天对14301前部综采工作面进行一次全面测风（如有风量变化时,必须及时调整），由于初采期间工作面瓦斯涌出量不均匀，因此必须确保14301沿空留巷回风量不小于1637m3/min，其中14301前部综采工作面的配风量不小于1237m3/min，14301轨道巷的配风量不小于400m3/min（轨道八横贯以里）。当发现14301前部综采工作面风量小于1237m3/min时，必须立即查明原因,进行调风，并将调风结果及时汇报科队领导，确保14301前部综采工作面通风系统稳定，风量满足要求。

2、通风队必须定期维护14301前部综采工作面各地点的通风设

施，确保通风设施完好，通风系统稳定。

3、瓦斯一队派专职瓦斯员加强工作面的一通三防安全管理，严格按《瓦斯检查循环计划图表》规定的巡查路线和时间检查,每班检查、汇报三次瓦斯和二氧化碳浓度，同时对14301前部综采工作面、通风系统、监测系统、通风设施、综合防尘设施、煤层注水等一通三防情况进行全面检查,确保14301前部综采工作面一通三防设施齐全，风流稳定，瓦斯正常。初采期间瓦斯一队必须派跟班干部现场跟班，以便于能及时治理工作面瓦斯，同时观测顶板垮落情况。在工作面后部顶板开始垮落后，通风科必须有科级干部现场跟班，加强初采期间的瓦斯管理，直至顶板全部跨落，确保初采期间的安全。

4、在初采期间，在采空区顶板跨落前，瓦斯一队负责提前在工作面架间、进风隅角、注浆处准备风障，防止因采空区顶板垮落致使瓦斯超过0.8%。采空区顶板垮落后，瓦斯一队要随时观测记录采空区顶板的跨落情况，并及时汇报通风调度。当工作面推进6m后进风隅角或采空区顶板仍未垮落，由二采区和通风科等相关单位进行现场办公，进一步制定安全措施进行放顶，减少采空区漏风。为防止采空区顶板大面积垮落导致大量有毒有害气体瞬间涌入工作面。在作业过程中发现采空区顶板突然大面积垮落时，生产队组要及时切断工作面电源，撤出工作面，待工作面瓦斯浓度均小于0.8%时，方可再次进入工作面。

5、在初采前，防突科抽放队必须提前将14301预抽巷第9组裂

隙带钻孔带抽，以便于初采期间工作面后部顶板开始垮落后，能牵制采空区瓦斯。根据瓦斯治理要求，抽放队负责调节14301轨道巷和胶带巷本煤层钻孔、14301预抽巷700m处下部5#煤本煤层、14301预抽巷裂隙带钻孔和14301胶带巷裂隙带钻孔、沿空留巷埋管等处的瓦斯抽放参数，每天对抽放负压、节流、浓度等参数进行全面测定,要求14301胶带巷和轨道巷4#煤顺层钻孔、14301预抽巷上部3#煤顺层钻孔、14301预抽巷下部5#煤顺层钻孔的抽放负压不得低于13KPa，14301胶带裂隙带钻孔、14301预抽巷倾向高位钻孔、沿空留巷埋管的抽采负压不得低于5KPa。井下抽放系统若遇钻孔堵塞、积水等问题时,观测工必须及时汇报,采取措施,进行处理。

6、若工作面采空区瓦斯涌出量增加，14301胶带裂隙带钻孔、14301预抽巷倾向高位钻孔、沿空留巷埋管的抽采负压达到5KPa后，工作面架间、沿空留巷注浆处瓦斯仍然超过0.8%，则由通风科、防突科、二采区等单位现场办公，采取吊挂风障、加大抽放负压、限产、停产等措施综合治理，确保瓦斯不超过0.8%。

7、初采期间14301本煤层抽采管路拆除由抽放队负责，任何人不得随意拆除，否则按瓦斯超限事故进行追究处理。为保证工作面超前段本煤层抽采效果，14301本煤层抽采管路拆除距切眼距离不超过30m；若生产队组因超前维护确需多拆除本煤层抽放管路时，必须联系通风科瓦斯一队，由瓦斯一队配合抽放队将超出部分使用DN320mm抽放管路更换为4寸抽放管。

8、生产队组严格按《14301综采工作面（前部）作业规程》做好工作面周期来压管理，防止采空区大面积悬顶跨落。加强14301前部综采工作面进风隅角的顶板管理，初采阶段每隔0.8m断一次金属网，超前2.4m拆除胶带巷、钻场、绞车硐室的顶锚、帮锚和锚索，保证隅角顶板随切顶线及时垮落。在顶板不易垮落时，生产队组应根据实际情况排排断金属网，拆除顶、帮锚杆和锚索，确保隅角顶板能及时跨落。在机头顶板的锚杆、锚索拆卸后，要根据现场实际情况维护顶板，防止顶板垮落严重造成采空区3#煤瓦斯涌入工作面。加强14301沿空留巷的超前支护，确保14301沿空留巷的通风净断面保持在12m2以上。

9、加强注浆处的瓦斯管理。初采期间，生产队组支模作业时工长必须在注浆处吊挂便携式瓦斯报警仪，任何人不得随意拆除、挪移。注浆处必须严密吊挂风障，确保注浆处瓦斯浓度不超过0.8%。生产队组拉移端头支架和支模时，不得私自挪移风障。若确需挪移风障，必须在注浆处瓦斯浓度低于0.8%，征得瓦斯员的同意，且在瓦斯员的监督下方可挪移风障，支架拉移后必须及时恢复风障。沿空留巷充填作业时，要求柔模墙体必须接顶牢固，确保墙体严密不漏风，防止采空区瓦斯涌入回风流中。

10、为防止工作面在割煤期间产生火花，生产队组必须在割煤过程中开启采煤机内外喷雾，瓦检员和安全员必须跟机，全程监督。要求内外喷雾装置齐全，雾化效果良好，能覆盖全滚筒，外喷雾水压不

得低于1.5MPa，内喷雾水压不得低于2MPa，若内喷雾不能正常使用，外喷雾水压不得低于4MPa，每道支架安设架间喷雾，雾化良好。

11、从14301前部综采工作面超前2-6m对轨道巷回采侧进行开缺口扩帮处理，扩帮宽度为2.7m，开缺口采用打眼爆破的方式作业。装药必须采用矿用3级安全乳化炸药，毫秒延期电雷管引爆，正向装药，炮眼封泥采用2卷水炮泥和粘土填充，用炮棍捣实，并充满炮眼，严禁采用煤粉或其它可燃性材料作炮眼封泥。装药后必须把电雷管脚线悬空并短接，严禁电雷管脚线、爆破母线与支架、电气设备及其它导电体接触。爆破母线必须由放炮员亲自连接，采用绝缘双线，串联方式进行爆破。爆破作业必须严格执行“一炮三检”、“三人连锁”爆破制度和提前断电撤人的规定，断电范围为14301前部综采工作面、14301轨道巷、14302备用面、13302轨道巷的全部非本安型电气设备电源。爆破前生产队组班组长必须指派有责任心的专人在所有通入爆破地点的通路设置警戒。专人警戒，专人联络，爆破地点到警戒点的直线距离不得小于300米，拐弯距离不得小于100米。

（二）、防治瓦斯超限的安全技术措施：

1、工作面瓦斯超限时，具体的处理方法如下：

（1）、当14301前部综采工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯达到0.8%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。

（2）、当14301前部综采工作面工作发生瓦斯超限时（14301

胶带巷进风瓦斯达到0.5%，其他地点瓦斯达到0.8%时），瓦斯员必须立即停止该地点的所有工作，切断电源，撤出人员，设置警戒，同时现场人员立即汇报各自调度及队部值班人员。安全员负责将工作面所有人员撤至南三集中轨道巷全风压新鲜风流中，并监督电工将所负责的所有电气设备开关打到“零”位闭锁。瓦斯员负责在14301前部综采工作面的各个巷道口设置栅栏，揭示警标。

（3）、因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须经瓦斯员现场检查瓦斯浓度降到0.78%以内时，方可给工作面送电。

2、综采工作面注浆处局部瓦斯超限时,具体的处理方法如下：

（1）、吊挂风障法。在14301前部综采工作面端头支架横挂一块风障，并吊挂伸缩风筒，利用风障和伸缩风筒引导风流流经注浆处，稀释注浆处瓦斯。

（2）、抽放排放法。利用在沿空留巷墙体内预埋的抽放管牵制注浆处瓦斯（前30m内每间隔3m预留一根Ф219mm抽放管，之后每间隔9m预留一根4寸管）。

（3）、均压法。通过增加14301轨道巷的进风量，使14301轨道巷和14301胶带巷风压均衡，减少注浆处瓦斯涌出。

（三）、监测监控系统布置：

1、监控队负责确保14301前部综采工作面所有监测监控系统灵敏可靠、数据准确有效。监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少一次。瓦斯传感器等采用载体催化元件的瓦斯检测设备，每7天必

须使用校准气体和空气样调校一次，保证报警点、断电点准确可靠；每7天必须对瓦斯超限断电功能进行测试，调试应使用标准气样；安全监测设备发生故障时，必须及时处理，在井下无法处理时，应在24小时内更换，在处理故障期间必须有安全措施，严禁私自解除闭锁。

2、瓦斯一队加强瓦斯传感器的管理,瓦斯员每班对瓦斯传感器数据至少进行三次校对，发现误差超过0.1%时，立即汇报调度，由监控队当班处理。

3、监测电源电缆应整齐吊挂在电缆钩上，监控电缆严禁悬挂在风管、水管、抽放管上，并保持300mm以上距离。监控电缆上严禁悬挂任何物件。

4、具体的瓦斯传感器吊挂位置与断电报警浓度规定如下：

（1）、在14301沿空留巷距工作面往里≤10m范围内，且距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，设置T1工作面瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度≤0.78%。

（2）、在14301沿空留巷距十横贯10-15m范围内，距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，设置T2回风瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度≤0.78%。

（3）、在14301胶带巷和14301轨道巷距工作面≤10m范围内，距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，设置两个T3工作面进风瓦斯传感器，报警浓度≥0.5%，断电浓度≥0.5%，复电浓度≤

0.48%。

（4）、在南轨1#底抽巷回风口以里10m-15m范围内，距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，设置T回风瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度≤0.78%。

（5）、在南轨1#底抽巷600m处，距顶板不大于300mm，距帮不小于200mm，设置T中部回风瓦斯传感器，报警浓度≥0.8%，断电浓度≥0.8%，复电浓度≤0.78%。

（6）、在14301轨道巷充填泵上风侧10-15m范围内加设瓦斯传感器，报警浓度≥0.5%，断电浓度≥0.5%，复电浓度为≤0.48%。

（7）、为采煤机、刮板运输机、胶带运输机各安设一台开停传感器，监测其运行状态。在皮带机滚筒下风侧10-15m范围内安装烟雾传感器T YW和一氧化碳传感器T CO, 报警≥24ppm、解报≤20ppm 。

（8）、在14301胶带、轨道进风巷测风站、14301回风处安装风速传感器和风向传感器，风速传感器报警值为≤0.25m/s、≥4m/s。

（9）、为监测14301前部综采工作面被控设备瓦斯超限是否断电，在所有被控开关的负荷侧必须设置馈电传感器。

（10）、14301前部综采工作面所有瓦斯传感器断电控制范围为14301前部综采工作面、14301预抽巷、14302备用面、13302轨道巷、南轨1#底抽巷等进回风巷内全部非本安型电气设备电源。

（11）、14301前部综采工作面必须加设联动闭锁，当综采工作面采煤机、输送机、胶带机同时开启时，能闭锁14301预抽巷、14302备用面、13302轨道巷、南轨1#底抽巷等回风流经区域的所有非本安型电气设备电源。每7天由监控队负责进行试断电，并将记录存