汝箕沟煤矿瓦斯综合治理技术及应用

汝箕沟煤矿瓦斯综合治理技术及应用摘要：通过对32211(1)综采面的瓦斯情况进行综合分析，阐述了该综采面瓦斯综合治理的基本方法，论述了瓦斯抽放，e型通风方式、瓦斯尾巷、抽排风机等瓦斯综合治理技术的现场使用条件及技术参数，使用效果等，为矿井的瓦斯治理提供了新途径。

关键词：瓦斯治理强化抽放 e型通风瓦斯尾巷抽排风机
0 引言
汝箕沟煤矿属煤与瓦斯突出矿井，2007年鉴定矿井瓦斯绝对涌出量144.7m3/min，相对涌出量52.33m3/t，矿井主采二1、二2、三层煤，目前二1煤已采完，采掘生产主要围绕二2、三层煤进行，而历史上仅有的两次煤与瓦斯突出也分别发生在二2煤和三层煤，经煤层原始瓦斯测定，二2煤层瓦斯含量达13.23m3/t，瓦斯压力高达0.9mpa，三层煤瓦斯含量达9.46m3/t，瓦斯压力为0.35mpa。

因此，如何做好二2、三层煤的瓦斯治理也就成了矿井瓦斯治理的关键所在，在这方面矿上在坚持“瓦斯超限就是事故，不安全不生产”的前提下，加强瓦斯治理技术的研究与探讨，严格执行以抽为主，风排为辅的瓦斯综合治理理念，采取了顺层、穿层瓦斯抽放钻孔提前预抽、施工瓦斯排放尾巷、采用“e”型通风方式、施工瓦斯排放尾巷、安设抽排风机抽排瓦斯、上隅角埋管抽放等多种治理瓦斯措施，取得了明显的实效，确保了矿井的安全生产。

1 瓦斯抽放
1.1 穿层钻孔抽放瓦斯
以我矿32211工作面为例，在工作面未施工运顺及回顺前，我们首先采取了在可以覆盖到该工作面的32211集运、大岭上三段、大岭上一段等几条集中运输巷向工作面施工了瓦斯抽放钻孔，钻孔穿透整个煤层，进入顶板50mm以上，提前预抽工作面范围内煤层的瓦斯，有效的解决了后期掘进期间的瓦斯隐患，具体钻孔施工参数如下：
①32211集运钻场间距30m，每个钻场向二2层煤施工穿层钻孔9个，钻孔深度50～120m，施工钻场48个，共施工钻孔432个，钻孔进尺43200m，预抽期三年。

②大岭上一段钻场间距30m，每个钻场向二2煤施工钻孔9个，钻孔孔深50－120m，施工钻场14个，共施工钻孔168个，钻孔进尺16800m，预抽期五年。

③大岭上三段钻场间距30m，每个钻场向二2煤施工穿层钻孔9个，钻孔孔深50～140m，施工钻场38个，共施工钻孔255个，钻孔进尺25500m，预抽期四年。

通过以上穿层钻孔的提前预抽，至工作面一分层及二分层回采，该区域的钻孔瓦斯浓度始终保持在30％左右，效果相当明显。

相关注意事项：①确定合理的钻孔施工参数，应根据煤体的容易抽放程度及瓦斯含量而制定适合自己本矿的瓦斯抽放钻孔施工
设计。

②工作面开采过程中若揭穿了瓦斯抽放钻孔，必须采取措施对钻孔进行处理，防止抽入新鲜空气影响瓦斯抽放浓度。

1.2 顺层钻孔抽放瓦斯
采用穿层钻孔对煤体瓦斯进行预抽以后，解决了掘进期间的瓦
斯隐患问题，但该工作面煤体瓦斯含量大，我们又采取了边掘边施工顺层钻孔抽放煤体瓦斯，在采面回风顺槽、运输顺槽及中间巷施工顺层钻孔，采前预抽工作面范围内煤层的瓦斯，尽可能的想尽一切办法加大工作面煤体瓦斯预抽期，具体施工参数如下：①32211(1)运顺顺槽钻场间距6m，每个钻场布置3个瓦斯抽放钻孔，孔间距
1.5m，钻孔深度90m～120m，共施工钻孔578个，钻孔进尺52020m。

②32211(1)中间巷上下墙帮钻场间距10m，每个钻场布置5个抽放钻孔，孔间距0.8m，上墙钻孔深度80m，下墙钻孔深度60m，共施工钻孔740个，钻孔进尺51800m。

③32211(1)回风顺槽钻场间距
6m，每个钻场布置3个钻孔，孔间距1.5m，钻孔深度80m，共施工钻孔567个，钻孔进尺45360m。

④以上钻孔开孔孔径ф110mm，终孔孔径ф78mm，使用ф40mm封孔管，采用水泥砂浆及玛丽散封孔。

相关注意事项：①工作面机巷、中巷、风巷钻场的布置要合理，沿煤层倾向钻场与钻场间要互相错开，以避免钻孔互相打通，影响抽放效果。

②煤巷施工顺层钻孔，要保证抽放效果，除了钻孔施工长度以外，封孔质量是关键。

我们一般采用ф40mm钢管配合玛丽散进行封孔，封孔长度在3.0m以上。

1.3 上隅角埋管抽放
该方法在处理上隅角瓦斯隐患方面效果明显，在我矿3229综采工作面及32211(1)综采工作面都取得了不错的效果。

具体方法为沿采面风巷上墙帮敷设一趟ф219mm抽放管，每6m 抽放管留设一个ф219mm三通(三通口向上)，并安装立管，加设堵
板，立管上口用铁质带小孔堵板焊接，立柱使用钢材制作，高度不低于1.0m，当工作面推采至三通时，及时将堵板拆除并用铜网将立管上口包裹，以防杂物堵塞抽放管。

在抽放管立柱处码放“＃”形空心木垛，对抽放立管进行保护，埋入采空区的抽放管每隔0.1m 在其上方斜戗一道木，对抽放管进行保护，并将上隅角埋管联入矿井原抽放系统低负压、大流量抽放采空区瓦斯，根据现场测定，埋管抽放量可达40m3/min，瓦斯浓度6-7.0%，瓦斯抽放纯量可达
2-3m3/min。

相关注意事项：①上隅角埋设的抽放管的趟数及管径可根据上隅角瓦斯隐患的严重程度而定，有条件时尽量选择大直径的抽放管路。

②上隅角及采空区埋设的抽放管的“三通”保护十分重要，一旦被堵则抽放效果就大打折扣了。

③根据瓦斯气体比空气密度小的特性，瓦斯一般容易积存在巷道中上部，因此，要求埋设的抽放管必须尽可能吊至巷道中上部，以利于抽放效果。

④现场管理必须到位，上隅角埋管抽放的“三通”打开的时机要掌握到位，既不能打开的太早，吸入空气影响抽放效果，又不能打开的太迟，埋入采空区造成上隅角瓦斯超限。

同时，还要防止综合机械化工作面在风巷拉超前支架时拉断抽放管的事情发生。

1.4 贯彻能抽尽抽的瓦斯抽放理念
矿井建立两套瓦斯抽放系统，2006年新建抽放系统额定抽放流量317m3/min，原抽放系统额定抽放流量185m3/min。

根据井下分支管抽放负压、抽放浓度及流量，高浓度钻孔全部联入新建抽放系
统供民用，平均抽放瓦斯纯量74m3/min；将一些钻孔浓度低的以及为治理上隅角瓦斯隐患而实施的上隅角埋管抽放全部联入老抽放系统，低负压、大流量抽放顺层钻孔瓦斯，原抽放系统平均抽放瓦斯纯量14m3/min。

形成了井下两套抽放管路，地面两套抽放系统根据瓦斯浓度及区域分源抽放、分源治理的格局，减少了煤体瓦斯向采掘空间涌出的隐患，做到了能抽尽抽，有效缓解了瓦斯问题对矿井安全生产的压力，另一方面，通过瓦斯抽采理念的渗透，我矿的瓦斯抽放工作步入了良性发展的轨道。

2 改变工作面布置方式、变传统的“u”型通风方式为“e”型通风方式
2.1 采用“e”型通风方式
该通风方式采用沿工作面走向中部布置一条中间巷。

一是利用中巷向回风顺槽、运输顺槽施工扇形抽放钻孔，解决mk系列钻机无法施工长距离钻孔，在工作面中部留下抽放空白带，导致工作面开采时，煤体瓦斯含量高，瓦斯涌出量大的问题；二是通过中巷施工大量顺层抽放钻孔，强化瓦斯抽放效果，解决工作面预抽期不足问题，三通过施工中巷，减少工作面通风阻力，加大工作面配风风量。

具体工作面布置方式见附图1。

相关注意事项：
使用”e”型通风，一般适用于工作面倾向较长，解决工作面中部抽放空白带的问题，因此，中巷施工位置要合理，一般布置在沿工作面倾向中部，上下错差不要太大，以利于施工的瓦斯抽放钻孔
可以全部覆盖工作面范围。

2.2 采用瓦斯尾排巷道
若工作面瓦斯涌出量大，上隅角瓦斯超限严重，可采用沿工作面风巷平行施工瓦斯尾排巷道解决这一难题。

尾排巷道排放瓦斯原理从图中可以看出，由于尾排巷道位于回风巷上部，这样一来，上隅角瓦斯就很容易通过老空区排向瓦斯尾巷，而一旦上隅角瓦斯超限，可在回风巷采用增阻的方法，人为调节尾巷与回风巷的压力差，使上隅角的瓦斯浓度始终保持在1%以下。

该工作面布置方式在我矿12211、12212、32211工作面都曾取得了比较好的使用效果。

相关注意事项：①布置尾排巷道位置选择十分重要，若选择距离距回风巷过大，则采空区冒落后影响排放瓦斯效果；若选择距离过小，极有可能因压力过大，造成尾巷变形严重，影响尾巷使用效果。

②尾巷与风巷之间的联络巷间距必须选择合适。

若间距过大，待工作面采至两条联络巷之间时，同样容易造成上隅角瓦斯超限；若间距过小，则无谓的增加了巷道的掘进量及成本。

③工作面推过距离较远，采空区瓦斯涌出量增大时，可采取隔断封闭采空区尾巷的办法，确保尾巷的使用效果。

④若尾巷风排瓦斯效果不佳时，可采取在尾排巷道安设大功率抽排风机的方法，加大尾排巷道的排放瓦斯量。

⑤瓦斯尾巷的防止自燃发火问题，要求使用不燃性材料支护，其次时各项防灭火措施及监测监控必须到位。

2.3 抽排风机抽排瓦斯
该技术可通过三种方式对工作面瓦斯进行治理。

一是利用采过的回风横穿对工作面瓦斯进行抽排；二是利用上风巷打设密闭对工作面瓦斯进行抽排；三是直接利用抽排风机配合骨架风筒对工作面上隅角瓦斯进行抽排。

但不管采用那种方式，有以下几点注意事项：
①抽排风筒管理必须到位，防止出现节漏、破洞等泄漏瓦斯。

②抽排风机供电必须可靠，要求使用“三专”供电，杜绝出现无计划停电停风等现象的发生。

③监测监控必须到位，严格按要求上齐各类传感器，抽排风筒内瓦斯浓度严格按不超过2.5％进行管理。

3 瓦斯治理技术效果分析
通过汝箕沟煤矿这几年不断加大瓦斯治理力度及瓦斯治理的理念渗透，通过采取以上综合瓦斯治理方法，目前矿井瓦斯抽采率达到了60%以上。

各采掘面生产过程中始终未出现瓦斯超限现象，矿井及采掘接续步入了良性发展的轨道，取得了良好的安全及经济效益。