1 工作面概況

大灣礦井在構(gòu)造單元上位于二塘向斜之中深部，煤層瓦斯涌出量大，現(xiàn)生產(chǎn)的一分區(qū)為大灣礦井首采區(qū)，開采一水平+1500m以上煤層。111103綜放工作面為采區(qū)西翼首采工作面，工作面為傾斜長壁俯斜式開采，采用“U”型通風，2002年11月回采結(jié)束。工作面開采上限（切眼）標高為+1616.2m，下限標高為+1510.9m，工作面傾斜長469m走向?qū)?60m，煤厚3.5～4.2m，平均3.85m。煤層傾角7°～14°。煤層結(jié)構(gòu)復雜，內(nèi)生裂隙發(fā)育，含矸2～5層，一般為3層。工作面對應上方為2^#煤層110203工作面采空區(qū)，是111103工作面的解放層，與11^#>煤層間距為66m，其它四周無開采活動。

1996年12月16日在掘進11E11^#層集中機巷時發(fā)生首次煤與瓦斯突出，到掘進本工作面機巷與11W集中機巷交叉點時發(fā)生的突出，共發(fā)生煤與瓦斯突出15次；本次突出煤量498t，瓦斯量2.46萬m³，突出頻率和強度居水礦集團公司所有礦井之首。2002年瓦斯等級鑒定，礦井絕對瓦斯涌出量為97.04m³/min，相對瓦斯涌出量為61.34m³/t。111103工作面回采期間相對瓦斯涌出量為44.10m³/t，絕對瓦斯涌出量一般為48.70m³/min，最高為62.40m³/min，占礦井瓦斯涌出量的63.1％，嚴重制約著礦井的安全和生產(chǎn)。

2 工作面瓦斯來源

2.1 本煤層瓦斯

11^#煤層瓦斯涌出量大，是回采空間、采空區(qū)及軌巷上隅角瓦斯的主要來源。工作面循環(huán)進度為0.6m，每推進一循環(huán)進行一次放頂煤，割煤時煤層瓦斯一部分被風流帶走，一部分則被風流帶向采空區(qū)而匯集到軌巷上隅角；放煤時頂煤瓦斯隨落煤和擴散方式流向采場空間，一部分進入采空區(qū)。工作面推進速度越快，煤層釋放瓦斯時間越短，落煤量越大，割煤時瓦斯越大。

2.2 鄰近層及采空區(qū)瓦斯

11^#煤層位于2^#和12^#煤層之間，本工作面與上覆2^#煤層垂距為52～77m，平均為66m，與下伏12^#煤層垂距為2.0～6.4m。工作面上鄰近層7^#～9^#煤層，與采面垂距為26.4m～33.7m，平均為30.5m；當下伏11^#煤層采出后上鄰近層的原始應力被破壞，煤層被采出，其應力發(fā)生了變化，使吸附在原始煤層的瓦斯角吸成游離瓦斯向上涌向采空區(qū)。隨著下方11^#煤層不斷采出后，采動垮落形成的裂隙又成為2^#煤層以下各煤層瓦斯和111103采空區(qū)局部瓦斯進入上方110203采空區(qū)的通道而慢慢滲入上部采空區(qū)。

3 工作面瓦斯治理

3.1 本煤層預抽瓦斯

工作面兩巷為邊掘邊抽，在巷道兩側(cè)每30m交替掘進一個鉆場，當鉆場滯后于工作面后，在回采側(cè)鉆場中施工走向方向上的本煤層扇形預抽鉆孔，每個鉆場設(shè)計鉆孔9個，鉆孔深度為55～100m（圖1），鉆孔角度則按設(shè)計在現(xiàn)場進行調(diào)整，工作面形成后在回采側(cè)預抽鉆場間補鉆場施工本層抽放鉆孔。抽放濃度36％～65％，抽放量最高為6.5m³/min，一般為2.5 m³/min。





圖1 預抽瓦斯鉆孔布置圖

3.2 風排瓦斯

工作面回采初期利用風流稀釋壁和采空區(qū)涌出的瓦斯，分配風量為1200 m³/min，回風瓦斯?jié)舛葹?.6％左右。工作面周期來壓后采空區(qū)面積逐漸增大，瓦斯?jié)舛纫苍絹碓礁?，由于軌巷上隅角是整個工作面采空區(qū)的漏風匯，且工作面后部風速低，風量不足是上隅角瓦斯超過1.5％的原因。為了減少采空區(qū)漏風和解決上隅角瓦斯超限問題。在軌巷上隅角設(shè)隔截擋墻攔截瓦斯，在采面前機尾設(shè)導流風障，引風增加后部風量，稀釋后部和及上隅角擋墻瓦斯。工作面分配風量為1400 m³/min，回風瓦斯?jié)舛葹?.8％左右，風排瓦斯量為17.37 m³/min。

3.3 上隅角埋管及設(shè)擋墻、立管抽放瓦斯

（1） 111103機巷聯(lián)絡巷埋管抽放瓦斯。根據(jù)俯采空區(qū)高，工作面低，瓦斯向壓力低的地方匯集的特點，沿切眼上幫鋪設(shè)一趟Φ169mm的管路至軌巷上口（見圖2）。工作面周期來壓后高濃度瓦斯逐漸積聚到預埋管管口附近，抽放效果尤為顯著，隨著工作面向遠方推進，頂板逐漸下沉壓實，抽放量越來越小。為了減少機巷漏風將采空區(qū)高濃度瓦斯帶到軌巷上隅角，根據(jù)工作面的推進度和瓦斯超限情況，適當調(diào)整抽放負壓，加大對預埋管的抽放力度，且規(guī)定濃度低于30％時立即停止抽放，同時每天對抽放管內(nèi)瓦斯取樣分析，觀察密閉內(nèi)CO情況，預防因抽放時間較長，抽放量大，在工作面推進速度慢時抽放瓦斯而引起煤層自燃、發(fā)火造成事故。此方法抽放量達11.34 m³/min，抽放濃度為57.3％，最高達到83.2％。

（2） 工作面軌巷埋管及設(shè)擋墻抽放瓦斯。工作面回采前，沿軌巷鋪設(shè)一趟Φ273mm的管路至軌巷上口，作為回采期間抽放上隅角瓦斯的預埋管（見圖2）。工作面周期來壓后，上隅角瓦斯?jié)舛乳_始超過1.5％，于是用編織袋裝煤泥在軌巷上隅角砌雙層隔截擋墻攔截采空區(qū)瓦斯并打開預埋管進行抽放，軌巷上隅角瓦斯仍然出現(xiàn)超限現(xiàn)象。工作面每推進1.2m需要設(shè)一組雙層擋墻，但上組擋墻必須保留；擋墻設(shè)置與軌巷幫成120°夾角，每組擋墻必須堆碼嚴實至巷頂并用濕黃泥堵漏，新?lián)鯄κ┕ひ话悴捎谜{(diào)整風障角度來解決瓦斯超限問題，風障的設(shè)置一般不超過三層且與擋墻成60°以上的夾角（見圖3），可根據(jù)現(xiàn)場進行調(diào)整，使擋墻瓦斯降到1.5％以下。施工軌巷擋墻的同時，在機巷上隅角施工一組單層擋墻井在墻體上鋪風帶，以減少墻體漏風將采空區(qū)高濃度瓦斯帶向軌巷上隅角形成瓦斯積聚。此方法抽放濃度為12％～20％，抽放量為7.9 m³/min（未計入111103工作面絕對瓦斯量中）。



圖2 工作面埋管抽放瓦斯示意



圖3 軌巷設(shè)擋墻示意

（3） 工作面設(shè)立管抽放瓦斯。隨著工作面往下推移，預埋管口距推進中的上隅角越來越遠，抽放效果逐漸降低，已不能解決推進中的上隅角瓦斯頻繁超限問題，于是將已埋入采空區(qū)段管路拆脫加上堵板，自上而下把管路整改成每隔25m留設(shè)一個三通；在第一個三通上立立管將管路前端沿巷頂伸入擋墻內(nèi)抽放，當工作面推至上一立管時，在下一個三通上重復上述操作，回風瓦斯?jié)舛冉禐?.8％左右，很少出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。上隅角立管瓦斯抽放濃度為5.3～12％，抽放量為2.52 m³/min。

3.4 高位巷抽放及采空區(qū)排放瓦斯

（1） 高位瓦斯巷抽放瓦斯。工作面掘進時，在軌巷側(cè)上方的8^#煤層中施工一條與軌巷平行且間距為20m的高位瓦斯巷（見圖2），施工至切眼上方位置后封閉并從密閉頂部引一趟Φ273mm管路與抽放工作面上隅角瓦斯管路連接。高位巷距綜放面垂距為30.5m，位于冒落帶上的裂隙帶內(nèi)，受采動影響并通過裂隙與采空區(qū)聯(lián)通，通過抽放負壓促使采空區(qū)瓦斯流動，使采空區(qū)上隅角頂部積存瓦斯源源不斷地流入抽放系統(tǒng)，減小了采空區(qū)瓦斯涌向軌巷上隅角造成瓦斯頻頻超限問題。抽放量為17.47 m³/min，抽放濃度57.2％，最高為74.4％。

（2） 110203工作面采空區(qū)排放瓦斯。110203工作面是111103工作面的解放層，其下部各煤層尚未開采，為使111103工作面上方各煤層瓦斯部分能通過采動裂隙滲透、釋放到對應上方工作面采空區(qū)內(nèi)；在110203機巷下段設(shè)置一組調(diào)節(jié)風門，減小和降低110203采空區(qū)的相對壓差，使連接在110203工作面采空區(qū)密閉的Φ169mm的管路將瓦斯排放到總回風巷，從而降低了111103工作面采空區(qū)瓦斯向上隅角的相對涌出量。排放瓦斯?jié)舛?8.4％，瓦斯量6.16～9.5 m³/min（未計入111103工作面抽放瓦斯量中）。

4 瓦斯治理幾點認識

（1） 上隅角瓦斯防治難度大，采取措施隨著工作面推進而頻繁移動位置，抽放擋墻設(shè)置時間要求要短、動作要快。采用截堵墻隔截瓦斯在一定程度上控制了上隅角瓦斯涌出。

（2） 軌巷埋管抽放距離越長，效果越差，不能解決推進中的上隅角瓦斯超限問題；立管前端抽放長度要適宜，管路過長抽放效果不好，管路太短拆接工作量大。

（3） 聯(lián)絡巷（尾巷）抽放瓦斯由于抽放時間較長，抽放量大，進入采空區(qū)的氧氣較多，采面推進速度慢時易引起采空區(qū)煤炭自燃、發(fā)火。

（4） 采用本煤層預抽和上隅角立管抽放結(jié)合高位瓦斯巷抽放采空區(qū)瓦斯等方法進行綜合抽放，解決上隅角瓦斯超限問題取得了較理想的效果，尤其是高位瓦斯巷抽放效果明顯，最高抽放濃度74.4％，抽放量22.84 m³/min，一般為17.47 m³/min，占工作面瓦斯總涌出量的36.62％。

《煤礦安全》 楊星