高战平 GAO Zhan-ping
（平顶山天安煤业股份有限公司朝川矿一井，平顶山 467522）
（The 1st Well of Chaochuan Mine，Pingdingshan Tianan Coal Co.，Ltd.，Pingdingshan 467522，China）
摘要：影响采煤工作面瓦斯的因素主要是开采规模大小、采煤工作面风量以及煤层瓦斯含量等因素。本文主要就采煤工作面瓦斯异常区瓦斯治理方法提出一些建议。
Abstract： The main influence factors of the gas of coal working face are the mining size， the air velocity of coal mining face and gas content of coal seam. This article mainly put forward some suggestions for the gas control methods in the gas unusual district of the coal working face.
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关键词 ：采煤工作面；瓦斯异常区；瓦斯治理
Key words： coal working face；gas unusual district；gas control
中图分类号：TD712 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）25-0137-02
作者简介：高战平（1964-），男，河南新安人，研究方向为煤矿技术管理及一通三防、地测防治水管理。
0 引言
平煤股份朝川矿三井井田地质条件为中等，区内断层、褶曲较多，致使煤层赋存条件比较复杂，造成局部地段煤层变薄甚至无煤，局部煤层变厚最厚达10m以上。影响采煤工作面瓦斯的因素主要是开采规模大小、采煤工作面风量以及煤层瓦斯含量等因素。从采面风量上说，增加采煤工作面采面风量可加快瓦斯排出速度，能有效降低采煤工作面瓦斯浓度。
1 矿井概况
平煤股份朝川矿三井设计生产能力为30万吨/年，立井开拓，有3个立井，井口标高+216m，井底大巷标高-207m。主井担负出煤、进风任务，副井担负上下人、下料、出矸及进风任务，风井担负全井回风任务。截止2014年12月底，剩余可采储量290万吨，剩余服务年限10年。
三井开采二1煤层，煤层厚度1-12m，平均厚度为5.8m。二1煤层为主焦煤，发热量5500-7000大卡/千克，煤层松软，性脆。二1煤层底板为深灰色砂质泥岩，夹细砂岩条带，含黄铁矿结核及透镜状菱铁质结核，厚3.00～7.00m，分布较稳定。二1煤层直接顶板为厚度15m左右的灰～灰白色中～细粒长石石英砂岩，具大型板状交错层理，层面富含炭质和较大白云母片，局部相变为粉砂岩或砂质泥岩。
三井井田地质条件为中等，区内断层、褶曲较多，致使煤层赋存条件比较复杂，造成局部地段煤层变薄甚至无煤，局部煤层变厚最厚达10m以上。
三井开采的二1煤层自燃倾向性为Ⅱ级，属自燃矿井，自燃发火期12个月；煤尘具有爆炸性，爆炸指数22.2～25.3%。绝对瓦斯涌出量2.85m3/min，相对瓦斯涌出量3.29m3/t，为低瓦斯矿井。
2 问题的提出
二1——21060采面走向长度960m，倾斜长度152m，机风两巷沿煤层顶板布置，采用锚网锚索支护，斜矩形断面，巷道宽度4200mm，巷道中高2800mm。二1——21060采面为综合机械化采煤工艺，工作面采用MG150／380-WD采煤机割煤，采煤机滚筒螺旋叶片与工作面运输机配合装煤，工作面采用SGZ－630/264型刮板运输机运煤，机巷采用桥式转载机运煤，ZY2000－18/31型掩护式液压支架支护顶板，全部跨落法处理采空区。
采用U型通风，工作面设计需风量900m3/min，实际配风量980m3/min。采面安装了瓦斯监测系统，风巷距采面10-15m处安装甲烷传感器T1，采面上隅角处安装甲烷传感器T2，并悬挂便携式甲烷监测仪，甲烷传感器T1报警值设定为0.4%CH4，断电值设定为0.5%CH4，便携式甲烷监测仪报警值设定为0.5%CH4。
自2014年5月份开采以来，二1——21060采面非生产状态下回风流瓦斯浓度为0.05%，上隅角瓦斯浓度0.08-0.10%。生产状态下回风流瓦斯浓度为0.06-0.08%，上隅角瓦斯浓度0.1-0.15%。2015年4月份，采面瓦斯浓度明显升高，非生产状态下回风流瓦斯浓度为0.12%，上隅角瓦斯浓度0.2-0.4%。生产状态下回风流瓦斯浓度为0.19-0.45%，上隅角瓦斯浓度0.8-1.5%。采面风巷安装的甲烷传感器每班报警1-2次，影响了采面安全生产，必须采取有效措施，确保安全生产。
3 原因分析
二1——21060采面走向长度960m，倾斜长度152m，地质构造比较复杂，采面有1条隐伏断层，采面机巷、风巷各有2处薄煤带，对回采影响较大。2014年10月份，第一个薄煤带机巷距采面还有120m，风巷距采面还有200m，机巷薄煤带长度70m，风巷薄煤带长度120m。第二个薄煤带机巷距采面还有440m，风巷距采面还有560m，机巷薄煤带长度80m，风巷薄煤带长度130m。薄煤带煤层厚度0-1m。预计采面于2014年12月-2015年3月，2015年6月-2015年9月过薄煤带。
二1——21060采面是低瓦斯采煤工作面，二1——21060机、风巷掘进期间全煤时瓦斯浓度比较高，比正常的瓦斯浓度大1-2倍，正常时瓦斯浓度为0.05%，瓦斯异常时可达到0.15%。煤层中炮眼、探眼中瓦斯浓度达20%-30%以上。特别是当煤层中炮眼、探眼中瓦斯浓度达4%以上时，掘进工作面风流及回风流中瓦斯浓度可达0.10%以上，爆破时，瓦斯浓度最大达0.56%。掘进期间时常有煤炮声，但煤炮响后，掘进工作面风流及回风流中瓦斯浓度基本没有变化。进行煤层突出鉴定时，仅煤屑量、煤层坚固性系数指标符合煤层突出，而煤层瓦斯压力只有0.2MPa，远小于0.74MPa之限，说明该煤层没有瓦斯突出危险。
二1——21060采面煤层赋存比较复杂，风巷有2个薄煤带长度，分别为80m和70m，机巷有2个薄煤带，长度分别为120m和130m，均是机巷先遇薄煤带，逐渐向风巷运动，采面推进6m，薄煤带向风巷移动1.5m，采面薄煤带最多可占60%，即工作面长度152m，共101架液压支架，多达60架90m为薄煤带，煤最薄只有0.2m，破岩2.5m之多。
二1——21060采面回采时，当为全煤煤层变厚时，采面回风流中瓦斯浓度和采面上隅角瓦斯浓度明显增大；当进入薄煤带时，采面回风流中瓦斯浓度和采面上隅角瓦斯浓度明显降低。
根据以上情况，经分析认为，采面回风流中瓦斯浓度和采面上隅角瓦斯浓度明显增大的主要原因是二1煤层瓦斯含量增大。二1——21060采面配风量达1200m3/min，当为全煤煤层变厚时，采面回风流中瓦斯浓度在非生产状态时为0.15%，瓦斯绝对涌出量为1.8m3/min；采煤机割煤时达0.4%，瓦斯绝对涌出量为4.8m3/min，已经接近《煤矿安全规程》第一百四十五条规定的“采煤工作面瓦斯绝对涌出量不得超过5m3/min，否则必须建立抽放瓦斯系统”之规定的情形。
4 治理方法
影响采煤工作面瓦斯的因素主要是开采规模大小、采煤工作面风量以及煤层瓦斯含量等因素。从采面风量上说，增加采煤工作面采面风量可加快瓦斯排出速度，能有效降低采煤工作面瓦斯浓度。但是二1——21060采煤工作面作业规程风量按按瓦斯涌出量、工作面气温、采煤工作面同时工作的最多人数、风速验算等四个方面计算，取最大值900m3/min（按工作面气温条件计算）为采面的需风量。按瓦斯涌出量计算的风量为117m3/min（瓦斯涌出量取经验值0.582m3/min），明显偏低。即使按瓦斯涌出量4.8m3/min计算，风量也只为960m3/min。目前二1——21060采面作业风量已达1200m3/min，风速达2.5m/s，如果再增大风量，对防尘管理工作造成困难，将造成煤尘飞扬，影响职工工作环境，职工因煤尘飞扬视线不清而影响安全生产。再者，增大风量，不利于采煤工作面防自燃发火管理，因为，增大风量可导致采煤工作面老空区漏风增大，采煤工作面自燃发火可能性增大。因此从安全管理上，不易增大采煤工作面风量。
采煤工作面开采规模越大，采煤工作面瓦斯涌出量越大，控制采煤工作面开采规模可有效降低瓦斯浓度。控制采煤工作面开采规模主要方法是减少采面推进速度，采煤机正常情况下每分钟1.5m，二1——21060采面长度152m，采煤机割一刀需要100分钟。为了控制回采速度，放慢割煤速度，采煤机割一刀增加到180分钟，可控制采面回风流中瓦斯浓度不超过0.4%。另外，为了防止采面回风流瓦斯浓度超过0.5%，可安排专人看管采面回风流的瓦斯探头，当瓦斯浓度达到0.4%时，立即通知采煤机司机停止割煤，可有效保证安全生产。
煤层瓦斯含量方面，可采取煤层注水的方法，利用煤层注水的高压水将煤层中的瓦斯提前释放出来，以减少采煤机割煤时的瓦斯涌出量，从而降低割煤的瓦斯浓度。二1——21060采面为三八工作制，八点班前半班进行检修，四点班、零点班正班生产。每天八点班前半班检修时，组织人员进行煤体注水，12点前班割煤前煤体注水完毕。煤层注水注水眼布置成三花眼，眼间距3m，深度为6m，注水眼倾角为0-10°俯角。煤层注水封孔采用专用的高压胶质封孔器进行封孔。煤层注水用水采用静压水，注水压力为4MPa以上。进行煤体注水后，可有效减少煤尘的同时，也可明显降低割煤的瓦斯浓度。
采煤工作面上隅角瓦斯治理，要正确使用导风帘，导风帘长度不小于10m，导风帘一端在采面机尾后口煤墙处留300-500mm的缺口，导风帘的另一端设在风巷最里面超前支护钢梁的单体液压支柱上，距风巷上帮煤壁距离不大于0.8m，导风帘要上接顶下接地，确保风量能最大限度的进入上隅角中排出上隅角的瓦斯。
上隅角处于采面最上端，由于煤壁支撑影响，上隅角不易跨落，特别是顶板 岩性较硬时更是不易跨落，上隅角上盲巷深度最深可达20m之多，很容易积聚瓦斯。要及时采取强制放顶措施减少上隅角盲巷深度，尽量不留盲巷、少留盲巷。强制放顶打眼要提前进行，要在超前支护下进行，一般在最里一排超前支护下进行，炮眼间距1m，深度2-2.5m，装药量毎眼660g乳化炸药（可根据实际情况调整）。上隅角强制放顶爆破前，必须检查上隅角瓦斯浓度，瓦斯浓度在0.8%以下时方可爆破，否则必须进行加强通风，把压风管子通到上隅角中，以增大上隅角风量，稀释瓦斯浓度。并用高压水枪向上隅角喷洒高压水流进行稀释瓦斯。采面回采时，要提前将上隅角风巷的锚杆、锚索盘拆掉，以利于上隅角盲巷跨落。为了避免盲巷深度超过规定（不大于2m），可采取排排在上隅角堆砌编织袋（内装煤或矸石），将上隅角堆实，可有效解决上隅角盲巷深度深及上隅角盲巷瓦斯积聚问题。该方法缺点是需要浪费大量的编织袋，需要班班设专人在上隅角堆砌编织袋（内装煤或矸石）。该方法虽然笨重，但是在采用其他方法无法处理上隅角瓦斯积聚时，为了保证采面安全，可采用该方法。
5 治理效果分析
采煤工作面瓦斯异常区域治理从预测预报、超前释放、减少割煤速度控制开采规模、上隅角区域瓦斯治理等几个方面进行治理。通过采取以上几方面的措施，可有效降低采面回风流中的瓦斯浓度和上隅角的瓦斯浓度，确保采面安全生产，对采煤工作面瓦斯治理具有借鉴意义。
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参考文献：
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