综采工作面上隅角瓦斯涌出原因分析及对策

综采工作面上隅角瓦斯涌出原因分析及对策

袁益平  曾勇

贵州盘江精煤股份有限公司山脚树矿，贵州， 盘州，553533

摘  要：针对在原始应力区工作面回采期间，因顶板垮落导致上邻近层瓦斯涌出量大、瓦斯汇集在上隅角，提出了采用优化抽采系统结合高位钻孔治理上隅角瓦斯的技术，结果表明上隅角瓦斯浓度由2.0%-3.0%降至0.5%以下，回风瓦斯浓度由0.8%降至0.5%以下，高位钻场浓度增幅达到30%左右，在现场应用中取得了良好的技术与经济效益。

关键词：高位钻孔；瓦斯抽采；大管径；大流量；上隅角。

0引言

高位钻孔是在回风巷向煤层顶板施工的钻孔，主要是利用采动应力场中采空区冒落形成的裂隙空间作为瓦斯流动通道，以及结合“大管径”、“大流量”抽采从而改变了工作面上隅角一带瓦斯积聚区的流场分布规律，在抽采负压作用下使瓦斯流向钻孔及低负压区抽出大量瓦斯，解决上隅角和回风流瓦斯超限问题。

1   工作面基本概况

211813综采工作面埋深527～644m，上覆和下伏煤层均未开采，属于原始应力区开采（上覆17#煤层与18#煤层间距为12m），直接顶为粉砂质泥岩，老顶为浅色沙岩，顶板岩性较硬，工作面主要采用高位钻孔抽采、采空区留管抽采、本煤层及耳钻场抽采等方式治理瓦斯。

煤层平均厚度2.8m，煤层倾角 8°，瓦斯含量5.85m3/t，残余瓦斯压力0.48Mpa,吸附常数a:33.393(cm3/g) ,b：0.341(mpa-1),在综采工作面推进13m期间，经过对上隅角、回风巷瓦斯浓度连续监测发现，上隅角、回风巷瓦斯浓度均在增加，上隅角瓦斯局部达到2.0-3.0%，回风巷瓦斯浓度达到0.8%，工作面瓦斯涌出量达到17-20m3/min左右。

2   存在问题原因分析

2.1  综采工作面上隅角埋管抽采泵泵能力不足（250KW），抽采效果不佳；

2.2  综采工作面推采缓慢，初次来压顶板没有及时垮落，高位钻孔没有发挥抽采效果；

2.3  综采工作面配风量不能满足需求，采空区留管安设间距过小等；

2.4  采空区留管抽采负压偏小，直接导致上隅角瓦斯外泄到回风巷中，导致回风流瓦斯达到临界值；

2.5  不能一次采全高（底板剩余0.2m），导致底板留有浮煤，都是造成瓦斯浓度过高的原因。

3   采取措施

3.1   优化抽采系统，提高抽采效果

1）将在用抽采功率250KW抽采泵，管径350mm,,直接更换备用型号为2BEC670，抽采功率500KW,同时在工作面上隅角在增加一趟200mm的采空区留管，形成2趟留管对综采工作面上隅角瓦斯进行抽采，增加留管抽采量。

2）将留管抽采间距10m缩短为20m。

3.2   高位钻孔抽采采空区及截流上部17#煤层瓦斯。

3.2.1   合理布置钻孔的有效高度

通过综合煤层柱状图分析，18#煤与17#煤层间距为12m，钻孔有效高度确定在10--15m之间。

3.2.2   合理选择钻场位置

钻场高度确定为距煤层顶板5m。钻场布置于砂岩中。

3.2.3   合理布置钻孔沿倾向

根据采动裂隙“0”形圈理论， 钻孔沿倾向布置范围确定在距回风巷0〜30m，钻孔沿倾向布置范围取40m。

3.2.4   合理布置钻场有效长度及钻场间距

确定钻孔有效施工长度70-80m，钻场间距50m,高位钻孔相互衔接长度取20m。

4  上隅角瓦斯治理效果分析

4.1   抽采系统优化后分析

从现场实测数据分析优化抽采系统后，抽采浓度直接提高到10-16.8%，抽采流量达到109-119m3/min，上隅角在回采过程中最大达到0.37-0.47%，上隅角无瓦斯泄露到回风巷，上隅角瓦斯没有出现超限及达到临界值的情况。

4.2   高位钻孔抽采情况

随着工作面的正常推采顶板垮落，顶板裂隙开始发育，瓦斯释放通道增加，瓦斯流量逐渐增加到2.6-4.3m3/min（标况）之间 ，最大流量达到5.3m3/mi，抽采纯量基本趋于稳定在0.9-1.4m3/mi之间。

5   结  语

综采工作面在原始应力区回采，煤层自身瓦斯含量大，邻近层瓦斯涌入量较大，通过优化抽采系统，合理设置抽采留管、合理选择钻场位置等，工作面在回采过程中未出现瓦斯超限现象，上隅角瓦斯浓度控制在0.37-0.47%之间，有效的治理了综采工作面上隅角瓦斯。

参考文献（References）：

[1]  袁亮.我国深部煤与瓦斯共采战略思考[J].煤炭学报,2016,41(01):1-6.

[2]  袁亮.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术[J].中国煤炭,2010,36(06):5-12.

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[4]  丁雄军.在贵州省煤矿瓦斯防治攻坚年暨煤矿安全生产工作部署电视电话会议上的发言[Z]．2020.