多措施确保工作面安全回采

多措施确保工作面安全回采
【摘要】根据工作面瓦斯赋存情况，采取多种治理方法，分析瓦斯的来源渠道，通过掘进工作面、回采工作面采用的多种瓦斯治理措施。

分析工作面探头浓度变化，解决工作面了瓦斯问题，确保工作面安全生产。

【关键词】工作面瓦斯；治理措施；探头浓度；安全生产
1 工作面情况
1.1 概况
10414工作面是杨柳矿井104采区（首采区）首采工作面，位于第七个区段。

其上为10412工作面，下为10416工作面（两面均未准备）。

北翼到东翼三条大巷保护煤柱，南翼（切眼侧）以小沈家断层煤柱为界。

工作面走向长1080，倾斜长180m，采用综合机械化采煤方式开采，顶板采用自由垮落方式管理。

工作面底板标高-568m～-610m。

工作面位于牛小集背斜右翼。

1.2 煤层与顶底板情况
10煤层为采区主要可采煤层，位于山西组的中部，上距铝质泥岩58.7m，下距太原组一灰顶界面60.0m。

根据10414工作面9-4、9-6、04-17钻孔综合分析，工作面煤层倾角0～5°，平均4°；厚度2.87～3.68m，平均厚度3.31 m，属中厚～厚煤层，以中厚煤层为主。

根据变系数及可采性分析，属较稳定煤层。

煤质为优质焦煤。

104边界巷煤的硬度化验f=0.56。

根据勘探及三维地震地质资料，工作面有三条断层，F106正断层，倾角60-70°，落差0～15米，风巷靠近切眼有两条正断层F107和F113。

F107倾角70°，落差0～3米，F113倾角70°，落差0～3米。

2 10414机、风巷煤巷掘进瓦斯治理措施
底板岩巷穿层钻孔预抽掩护巷道掘进：由10煤层瓦斯基本参数的分析可知，东翼104采区10煤层瓦斯压力为1.90MPa（表压），石门揭煤过程中测定10煤的△h2最大值为300Pa，超出临界值160Pa。

K1最大值为0.69mL/g·min-1/2，超出临界值0.4mL/g·min-1/2，而且在打钻的过程中有喷孔现象。

104采区经中国矿业大学鉴定为突出危险区，从杨柳矿的实际出发采用底板岩巷穿层条带预抽钻孔掩护10414工作面机、风巷的掘进。

在底板抽采巷内每间隔30m，垂直于底板巷布置5m×4.5m×3.5m的钻场。

在钻场内向煤层施工7排穿层抽放钻孔，每排5个，共35个。

抽放钻孔直径94mm，钻孔轴向间距设计为5m，钻孔终孔进入10煤层顶板0.5m，保护范围巷道两帮≥15m，满足相关规定，可以保证巷道的安全掘进。

经过四个月的预抽时间，将该区域内的煤层瓦斯含量降至8m3/t以下或瓦斯压力降为0.74MPa以下方可掘进煤层巷道。

3 10414工作面瓦斯治理措施
3.1 工作面顺层孔设计
从风巷和机巷分别向工作面煤层施工顺层钻孔，钻孔间距设计为5m，钻孔直径为120mm，钻孔长度设计100m，上向孔与下向孔的压茬为10m。

抽采时间不少于6个月，将该区域内煤层瓦斯含量降为8m3/t以下或瓦斯压力降为0.74MPa （表压）以下方可进行回采。

后打的钻孔抽放的时间相对较短，根据实际情况适当增加钻孔密度，以提高抽采效果。

3.2 穿层孔补充顺层孔未控制到的盲区设计
10煤层工作面长度180m左右，在机、风巷施工的顺层钻孔长度需要达到100m以上才能覆盖整个工作面，但目前软煤成孔技术水平较低，10煤层瓦斯比较大，加上工作面内可能有断层、褶曲，加上顶底板起伏比较大，容易造成工作面煤层中间存在钻孔空白带。

设计利用底板抽放巷向空白条盲区带内打穿层钻孔预抽煤层瓦斯，消除该区域内的突出危险性，钻孔间距设计为5～8m。

4 中组煤卸压瓦斯防突措施
4.1 煤层赋存情况
从杨柳煤矿的地堪资料可以看出，10煤距82煤平均74m，距81煤平均81m，距72煤平均106m，对于72、81、82煤层，10煤均属于远距离保护层，其中72煤平均厚度1.22m，81平均厚度1.16m，82平均厚度1.63m，10煤平均2.74m。

4.2 保护层开采和卸压瓦斯抽采
保护层（首采10煤层）开采之后，其顶板岩（煤）层将产生破断、移动、卸压变形，其底板岩（煤）层将产生底鼓和卸压变形，并在卸压岩（煤）层产生裂隙，使透气性增加，从而形成了被保护层卸压瓦斯的“解吸-扩散-渗流”流动条件。

4.3 远距离上向穿层长钻孔抽采方案
在风巷中距开切眼一定距离施工一个断面为3m×2.8m（长×宽）高3m的高位钻场，然后每隔一定距离做一钻场，在钻场内施工向上穿层钻孔，工作面倾向上：离风巷70m内施工一组钻孔，每组两个钻孔，即30m、40m各施工一个钻孔，工作面走向上每隔60m施工一组钻孔，钻孔间距60m，每个钻孔都穿过81顶板0.5m。

钻孔在施工过程中要避开冒落帯，封孔时要封到裂隙带边缘以上。

4.4 地面钻井瓦斯抽采
在10煤工作面的倾斜方向上，钻孔位置在风巷侧70m处。

原则上钻井施工至10煤顶板冒落带（10煤工作面顶板20m～30左右），而且钻孔的终孔位置的水平投影应位于回采工作面前方30m以远的位置，钻井开孔直径311mm，终孔直径91mm。

钻孔的有效抽放半径取200m。

在10煤工作面走向方向井间距，要求两钻孔间抽放半径上、下交叉点必须在工作面上、下巷道之外，以保证全工作面都在抽放半径范围内。

5 工作面开采瓦斯治理措施
为了治理工作面回采时瓦斯，在开采过程中，除正常通风排放瓦斯外，还应采用采空区埋管抽放瓦斯治理方法，同时采取了高低水平钻孔、斜交钻孔抽采等瓦斯治理方法。

5.1 采空区埋管设计方案
在风巷中铺设管路，在管路上连接支管进行采空区埋管抽采。

工作面推过开切眼后，在上隅角安装一站管，并搭一木垛进行保护，站管经支管连接到管路上，对采空区瓦斯进行埋管抽采。

随着工作面的向前推进，每隔15m，加以三通，连一站管，连接到抽采支管，对采空区进行抽采，同时把原来的软管和站管甩掉。

抽采支管的铺设与巷道充填同时进行，抽采支管布置在充填垛内，高度位于充填垛中上部。

5.2 高位水平钻孔方案设计
在风巷侧每隔一定的距离施工一个高位钻场，高位钻场布置在10煤层顶板上，每个钻场布置3排9个高位水平钻孔，终孔落在冒落带上，每排3个钻孔，最远的钻孔落在风巷侧25m处，两个钻场的钻孔压茬40m。

5.3 斜交钻孔设计方案
从风巷中向煤层顶板施工斜交钻孔，每隔20m布置一组斜交钻孔，终孔直径94mm，钻孔终孔落点距煤层顶板10～30m，封孔长度8m以上，控制范围：风巷向里30m左右。

6 工作面回采时探头变化曲线
通过工作面开采期间工作面探头观察分析，工作面回采时几个探头的浓度基本上都在0.35%以下，从而说明工作面采取的多种瓦斯治理措施是可靠的、可行的，为安全回采提供了保证。

7 总结
首采10414工作面通过采取以上瓦斯治理综合措施，在回采中通过观察工作面T1、T0、T2、T几个探头浓度的变化曲线，验证了它的可靠性和安全性。

同时也为矿井以后的工作面实现连续开采，实现本煤层煤与瓦斯共采，同时抽采相邻煤层瓦斯及卸压瓦斯，消除瓦斯隐患，为安全开采创造条件。

参考文献：
[1]张国枢.通风安全学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2000.7.
[2]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，1999.8.。