低瓦斯矿井构造区域回采面上隅角瓦斯治理分析

时间：2024-07-28

马云鹏

（霍州煤电集团技术研究院）

随着煤矿资源开采向深部延伸，地应力及地质构造引起的回采工作面瓦斯异常成为制约低瓦斯矿井安全生产的一大因素。先进的瓦斯治理技术及管理理念通常在高瓦斯矿井或突出矿井应用得较为广泛，而低瓦斯矿井在治理瓦斯方面缺少相关的经验，往往是工作面在回采之后遇到上隅角瓦斯积聚的问题，才着手制定技术措施，严重影响工作面的正常推进［1-3］。以店坪煤矿工作面回采期间上隅角瓦斯治理情况为例，从工作面瓦斯来源分析，统计巷道掘进期间瓦斯涌出情况及地质构造情况，制定治理措施并应用于现场，为低瓦斯矿井治理回采面上隅角瓦斯积聚提供一些经验。

1 工作面概况

店坪煤矿依据2020 年瓦斯等级鉴定情况，属于低瓦斯矿井，回采工作面位于煤二采区左翼，东与5#煤辅助运输巷相通，西至井田边界，南为实体煤，北与回采面相邻，上部为5-209 工作面采空区，煤与5#煤层间距为6～12 m，回采工作面采用U 型通风系统，回采期间设计风量1 012 m³/min，实际配风1 100 m³/min。工作面在掘进期间揭露地质构造，巷道回风流瓦斯浓度从0.05%上升到0.18%左右，初步判断进入瓦斯富集区域，工作面回采后，瓦斯异常会影响工作面正常生产。

2 工作面瓦斯涌出情况分析

2.1 工作面顺槽掘进期间瓦斯涌出情况

2.2 工作面回采后上隅角瓦斯涌出情况

2.3 工作面地质构造对瓦斯涌出分析

2.4 5-209相邻工作面及上部采空区瓦斯情况分析

3 治理方案

3.1 方案制定

3.2 上隅角压风动力瓦斯导风筒导流采空区瓦斯

利用井下压风动力将风能转化为机械能，引射上隅角处积聚瓦斯排到工作面回风流中，从而降低上隅角处瓦斯浓度。

（1）在上隅角安设1 台风动导风设施，装置与压风软管连接，以压风为动力，将导风筒吸风口对准上隅角瓦斯聚集地点，距切顶线以里0.5～1.2 m，出风口距煤壁2～4 m，距底板大于1.3 m，靠巷帮吊挂。

（2）布置1 趟专用压风软管，用于风动导风设施的供风，并与压风管路连通，如遇推进需拆除工作面压风管路时（压风软管只能进行盘挂，不得拆除），必须保证压风软管不停风。

3.3 工作面增加风量

3.4 上隅角处悬顶管理

严格落实上隅角处脱锚管理，对进、回风巷上下隅角的锚索、锚杆、金属网、垫片拆除，确保回采工作面顶板及时垮落。对不易垮落顶板矿井目前采用的在上隅角超前施工切顶眼进行强制放顶，但仍存在回采期间上隅角悬顶空3～5 m 的现象，切顶眼施工深度较浅，影响范围多是伪顶或部分直接顶，遇到坚硬顶板往往效果不佳，因此建议采用水力压裂技术，对副巷顶板进行压裂降压，促进上隅角顶板垮落，有效避免上隅角处瓦斯积聚。

3.5 其他措施

（1）导风帘管控上隅角瓦斯。对于上隅角偶尔瓦斯浓度不大，偶尔上升至0.5%以上的情况，建议当上隅角瓦斯浓度升至0.5%以上时，设置采面上隅角导风帘，将工作面的风流一分为二，利用风帘引导较多的风流流经上隅角，以稀释高浓度瓦斯。导风帘可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10 m。由于挡风帘的存在，使采煤机割煤、上隅角附近行人、运料受到较大的影响，往往会出现挡风帘被破坏而失去作用的现象，导致上隅角瓦斯浓度又很快升高。这样反复操作必然使上隅角瓦斯浓度忽高忽低，存在对上隅角瓦斯积聚处理的不稳定性；同时挡风帘的存在增大了工作面的通风阻力，会使工作面的风量降低。因此，这种治理瓦斯方法只能作为临时性的应急措施，当采面上隅角瓦斯出现较长时间浓度偏高时，这种方法是很不可靠的，必须采用抽采系统对工作面煤层或采空区瓦斯进行治理。

（2）控制割煤速度。工作面割煤期间产生的瓦斯是工作面瓦斯的主要来源，因此控制割煤速度，降低工作面推进度，从而减少工作面生产落煤时产生瓦斯。工作面正产生产期间每日割煤3～4 刀，当检测到工作面瓦斯有上升趋势时，应及时控制割煤速度，当工作面瓦斯稳定时，才继续正产推进。

4 治理效果检验

工作面在9 月10 日开始进行现场试验，随着风动导风设施、风量调节、挡风帘等措施的执行，通过上隅角专职瓦检员的检查结果分析，回风流、上隅角各测点的瓦斯浓度日趋下降，割煤期间上隅角瓦斯浓度基本稳定在0.42%左右，回风流瓦斯浓度保持在0.33%。特别是在工作面推进至水仓位置时（工作面最低点），工作面推进度降至每日2刀，上隅角瓦斯浓度未超过0.7%，回风流瓦斯浓度稳定在0.35%；在工作面推过水仓50 m后，工作面推进速度恢复到每日3刀，且上隅角、回风流瓦斯浓度稳定，说明对工作面的瓦斯治理取得了良好的效果，治理前后工作面上隅角及回风流瓦斯浓度如图1所示。