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摘 要：某矿2903综采工作面，由于二2煤层埋藏深、煤层的透气性差和工作面受地质构造影响，导致2903综采工作面回采期间瓦斯涌出异常，给安全生产带来很大隐患，实践证明2903综采工作面采取上隅角插管抽放，降低了生产期间上隅角的瓦斯浓度，有效保证了工作面能够安全、快速、经济的生产。
关键词：瓦斯涌出异常；上隅角插管抽放
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0177-02
煤炭开采所发生事故中瓦斯爆炸造成的损失是最大最严重的，从每年的事故统计中得到，低瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故占有相当大的比重。随着开采深度的不断增加，瓦斯问题更加突出。某矿2903综采工作面煤体平均瓦斯含量为8.21m3/t，严重制约了正常回采。在回采期间采取瓦斯抽放方案有效解决了工作面的瓦斯超限问题，实现了工作面安全、高产、高效回采。
1 工程概况
2903综采工作面开采二2煤层，位于九采区，东为九采区轨道、胶带集中巷，西为实体煤，南为实体煤，北为2902工作面（已采）。2903工作面平均走向长度为938 m，倾斜长为174.8 m，工作面煤层厚度1.5～3.8 m，平均2.94 m，可采储量593 517 t，设计服务年限约8.5个月。工作面总体为一单斜构造，外段煤层倾角较大，最大达22 ？觷，里段较为平缓，煤层倾角2 ？觷～7 ？觷，平均约5 ？觷。2903工作面回采期间平均绝对瓦斯涌出量达到8.21 m3/min，相对瓦斯涌出量3.87 m3/t。根据中国矿业大学测试结果，二2煤层透气性系数约为1.09 m2/MPa2·d，属于可以抽放煤层。
2 工作面瓦斯积聚分析
某矿二2煤层开采属于单煤层开采，工作面回采时，瓦斯来源于：一是本煤层瓦斯释放，二是围岩卸压瓦斯。
①二2煤层为无烟煤，煤化程度较高，成煤时期生产的瓦斯多，且围岩和上覆岩层密封性好、透气性差，有利于瓦斯的保存，同时瓦斯处于吸附状态，导致本煤层瓦斯不易由工作面通风排出。
②本煤层瓦斯主要由工作面通风排出。在采空区漏风流的作用下，采空区瓦斯不断涌向工作面上隅角，造成上隅角瓦斯积聚、超限，如图1所示。另外，采煤工作面风流在上隅角处直角拐弯，上隅角形成涡流区，为上隅角瓦斯提供了积聚条件。
③煤层开采后，围岩中形成自由空间，破坏了原岩应力平衡，围岩向采空区方向移动，发生顶板冒落与下沉和底鼓现象。顶底板围岩发生卸压、膨胀，同时产生大小不同的裂缝，透气性增大，如图2所示。现场调研中，2903工作面底板积水处有瓦斯泡冒出，支架后方顶板瓦斯涌出伴有“嘶嘶”声。卸压瓦斯沿采空区裂隙场上升、漂浮，直至断裂带顶部的离层发育区，随着工作面老顶周期来压涌向工作面。
3 瓦斯治理技术
3.1 2903工作面上隅角埋管抽放方案
3.1.1 埋管抽放技术措施
①在胶带顺槽敷设一趟埋管抽放主管路，吊挂至距工作面支架切顶线50 m处，通过三通连接两趟6吋无缝钢管敷设至采空区用于抽取采空区瓦斯。随着工作面回采，在上隅角处及时延接6吋钢管并移动波纹管和掐接主管路，使抽放主干管距工作面支架切顶线约50m。
②根据采空区瓦斯抽放经验，采空区瓦斯最佳抽放位置在距工作面30～60 m的范围内。2903工作面回采属于仰采，考虑受采空区积水影响，两趟埋管相邻抽放笼间距暂定为15 m，即同一趟埋管相邻抽放笼间距为30m。抽放笼是用5 m长的6吋快速接头钢管打眼（Ф20 mm）加工而成，如图3所示。
③2903工作面上隅角埋管抽放示意图，如图4所示。
3.1.2 上隅角埋管抽放管理措施
①当第一条埋管达15 m时，打开第一条埋管阀门进行抽放并开始预埋第二条管路。②当第一条管路埋至30 m时关闭该管路阀门并将此处的1节6吋钢管更换成抽放笼，同时打开第二条管路阀门投入抽采。③当工作面推过第二条管路管口30 m时，关闭第二条管路三通处阀门将此处的1节6吋钢管更换成抽放笼并打开第一条管路阀门投入抽采，依次类推。④所有抽放笼用钢丝网包裹，吊挂至回风巷煤柱侧顶板。⑤距离抽放笼5 m处用袋装煤渣砌墙，墙体厚度≥1 m，与采空区冒落矸石和煤柱侧巷帮接触严密。⑥沿着抽放管路在工作面侧用2.4 m圆杂木支设井字型木垛，木垛中对中间距为5 m。⑦根据埋管抽放效果，适时在1#支架与煤柱之间用袋装锯末构筑临时密闭墙。⑧为了保证采空区埋管抽放效果，严禁拆卸2903胶带顺槽的顶板锚杆螺母、托盘及锚索梁。
3.1.3 主管路掐接安全措施
①将抽放管路末端蝶阀关闭，然后将待去掉的抽放主管路用1 t倒链固定在顶板或巷帮锚网上；将待拆抽放管和主管路连接螺栓、法兰盘松开，打开阀门使管路抽新鲜风至少10 min后，再关闭阀门；确保所有抽放支管的阀门全部关闭后，对管路进行拆除。②主管路拆除后，将波纹管和三通前移到合适位置，捋顺后波纹管端与10吋主管路末端进行连接，三通端接上两趟6吋钢管，波纹管和三通与6吋钢管连接，如图5所示。
3.2 2903工作面上隅角插管抽放
3.2.1 上隅角插管抽放技术措施
①在胶带顺槽敷设一趟10吋插管抽放管路至工作面1#支架切顶线前方8 m左右。利用聚乙烯抽放管自身柔性，在转载机机头前将插管抽放主管路由煤墙侧过渡到煤柱侧，如图6所示。
②10吋插管抽放管路末端与上隅角之间用两根8吋瓦斯抽放管路连接。8吋抽放管路一端插在10吋管路内，另一端插在上隅角袋装锯末密闭墙内。8吋抽放管末端1.5 m长加工成眼距100 mm，眼径30 mm的抽放笼并用24目的钢筛网对管口和抽放笼表面进行包裹，防止杂物进入管路，如图7所示。 ③在1#支架切顶线处采用锯末袋垒设临时密闭墙，确保采空区与上隅角有效隔绝。随着工作面推进及时将临时密闭墙和8吋插管外移，根据采空区顶板垮落和上隅角瓦斯浓度情况，灵活确定8吋插管插在临时密闭墙里端的深度（≥1.5 m，≤ 3.5 m）。8吋瓦斯管路应紧贴胶带顺槽顶板吊挂，保证管路距巷帮及顶板均不超过1 m。
④回采期间，当8吋瓦斯抽放管完全插入10吋瓦斯抽放管时，及时掐接10吋瓦斯抽放管路，并将8吋插管伸出。
⑤随着工作面的推进和转载机的前移，及时调整过渡段瓦斯抽放管路的弯曲度，保证瓦斯抽放管路从煤墙侧平缓过渡到煤柱侧。
3.2.2 管路掐接安全措施
掐接瓦斯抽放管路时按以下流程进行：①将待拆除的抽放主管路用1t倒链牢固固定在顶板或巷帮锚网上；②通知调度室、瓦斯抽放泵站司机停泵；③螺栓卸除后用倒链下放管路，下放时人员应避开管路滚动及掉落方向；④检查抽放管路内是否有杂物，若有就及时清除，然后连接好剩余抽放管路。
4 抽放瓦斯效果分析
经过现场实践和综合理论分析得到，上隅角插管抽放方案存在以下优点，为最优方案：①抽放瓦斯含量方面：提高了瓦斯的抽放量，降低了上隅角瓦斯含量，正常生产期间，由平均绝对瓦斯涌出量8.21 m3/min，降低至1.5～3.5 m3/min。②安全方面：上隅角瓦斯浓度不超限，由综合治理前的0.65%（最高1.14%）降低至0.2%～0.3%，保证工作面安全生产，同时省去机头老塘打木垛和永久密闭墙措施，优化了瓦斯抽放管路掐接和延伸过程，降低了职工劳动强度，保障了职工安全。③灵巧方面：根据老塘顶板垮落情况，插入老塘内的花管长度活动范围增大，有效地保证抽放范围。④经济方面：减少了2.4 m圆杂木、6寸钢管和6寸花管的投入，同时回收了顶板的锚索梁，节约了成本降低了消耗，按市场价格计算，合计节约901 890元。
5 结 语
①本文分析了2903综采工作面瓦斯积聚的成因，其中瓦斯处于煤岩层中的状态、透气性差的围岩及围岩产生裂隙是2903综采工作面上隅角瓦斯富集的主要原因。
②优化了2903插管抽放的方案，降低了回风隅角的瓦斯含量，使瓦斯浓度处于可控范围内，保证工作面的安全高效生产，节省经济成本，降低了职工的劳动强度，同时为矿井瓦斯抽放提供了宝贵的技术和管理经验。
参考文献：
[1] 李光美，史波波.低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的原因及控制措施[J].煤炭技术，2009，（11）.
[2] 林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，1996.
[3]成喜顺.单一走向长壁式采煤工作面上隅角瓦斯超限的治理方法[J].中国矿业，2010，（12）.
[4] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.
[5] 钱鸣高.采场矿山压力与控制[M].北京：煤炭工业出版社，1983.
[6] 薛景明.采煤工作面上隅角瓦斯治理技术[J].煤矿安全，2011，（2）.
[7] 刘建中，赵保平，孔祥义，等.高位钻孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯[J].煤炭科学技术，2010，（2）.
关键词：瓦斯涌出异常；上隅角插管抽放
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）27-0177-02
煤炭开采所发生事故中瓦斯爆炸造成的损失是最大最严重的，从每年的事故统计中得到，低瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故占有相当大的比重。随着开采深度的不断增加，瓦斯问题更加突出。某矿2903综采工作面煤体平均瓦斯含量为8.21m3/t，严重制约了正常回采。在回采期间采取瓦斯抽放方案有效解决了工作面的瓦斯超限问题，实现了工作面安全、高产、高效回采。
1 工程概况
2903综采工作面开采二2煤层，位于九采区，东为九采区轨道、胶带集中巷，西为实体煤，南为实体煤，北为2902工作面（已采）。2903工作面平均走向长度为938 m，倾斜长为174.8 m，工作面煤层厚度1.5～3.8 m，平均2.94 m，可采储量593 517 t，设计服务年限约8.5个月。工作面总体为一单斜构造，外段煤层倾角较大，最大达22 ？觷，里段较为平缓，煤层倾角2 ？觷～7 ？觷，平均约5 ？觷。2903工作面回采期间平均绝对瓦斯涌出量达到8.21 m3/min，相对瓦斯涌出量3.87 m3/t。根据中国矿业大学测试结果，二2煤层透气性系数约为1.09 m2/MPa2·d，属于可以抽放煤层。
2 工作面瓦斯积聚分析
某矿二2煤层开采属于单煤层开采，工作面回采时，瓦斯来源于：一是本煤层瓦斯释放，二是围岩卸压瓦斯。
①二2煤层为无烟煤，煤化程度较高，成煤时期生产的瓦斯多，且围岩和上覆岩层密封性好、透气性差，有利于瓦斯的保存，同时瓦斯处于吸附状态，导致本煤层瓦斯不易由工作面通风排出。
②本煤层瓦斯主要由工作面通风排出。在采空区漏风流的作用下，采空区瓦斯不断涌向工作面上隅角，造成上隅角瓦斯积聚、超限，如图1所示。另外，采煤工作面风流在上隅角处直角拐弯，上隅角形成涡流区，为上隅角瓦斯提供了积聚条件。
③煤层开采后，围岩中形成自由空间，破坏了原岩应力平衡，围岩向采空区方向移动，发生顶板冒落与下沉和底鼓现象。顶底板围岩发生卸压、膨胀，同时产生大小不同的裂缝，透气性增大，如图2所示。现场调研中，2903工作面底板积水处有瓦斯泡冒出，支架后方顶板瓦斯涌出伴有“嘶嘶”声。卸压瓦斯沿采空区裂隙场上升、漂浮，直至断裂带顶部的离层发育区，随着工作面老顶周期来压涌向工作面。
3 瓦斯治理技术
3.1 2903工作面上隅角埋管抽放方案
3.1.1 埋管抽放技术措施
①在胶带顺槽敷设一趟埋管抽放主管路，吊挂至距工作面支架切顶线50 m处，通过三通连接两趟6吋无缝钢管敷设至采空区用于抽取采空区瓦斯。随着工作面回采，在上隅角处及时延接6吋钢管并移动波纹管和掐接主管路，使抽放主干管距工作面支架切顶线约50m。
②根据采空区瓦斯抽放经验，采空区瓦斯最佳抽放位置在距工作面30～60 m的范围内。2903工作面回采属于仰采，考虑受采空区积水影响，两趟埋管相邻抽放笼间距暂定为15 m，即同一趟埋管相邻抽放笼间距为30m。抽放笼是用5 m长的6吋快速接头钢管打眼（Ф20 mm）加工而成，如图3所示。
③2903工作面上隅角埋管抽放示意图，如图4所示。
3.1.2 上隅角埋管抽放管理措施
①当第一条埋管达15 m时，打开第一条埋管阀门进行抽放并开始预埋第二条管路。②当第一条管路埋至30 m时关闭该管路阀门并将此处的1节6吋钢管更换成抽放笼，同时打开第二条管路阀门投入抽采。③当工作面推过第二条管路管口30 m时，关闭第二条管路三通处阀门将此处的1节6吋钢管更换成抽放笼并打开第一条管路阀门投入抽采，依次类推。④所有抽放笼用钢丝网包裹，吊挂至回风巷煤柱侧顶板。⑤距离抽放笼5 m处用袋装煤渣砌墙，墙体厚度≥1 m，与采空区冒落矸石和煤柱侧巷帮接触严密。⑥沿着抽放管路在工作面侧用2.4 m圆杂木支设井字型木垛，木垛中对中间距为5 m。⑦根据埋管抽放效果，适时在1#支架与煤柱之间用袋装锯末构筑临时密闭墙。⑧为了保证采空区埋管抽放效果，严禁拆卸2903胶带顺槽的顶板锚杆螺母、托盘及锚索梁。
3.1.3 主管路掐接安全措施
①将抽放管路末端蝶阀关闭，然后将待去掉的抽放主管路用1 t倒链固定在顶板或巷帮锚网上；将待拆抽放管和主管路连接螺栓、法兰盘松开，打开阀门使管路抽新鲜风至少10 min后，再关闭阀门；确保所有抽放支管的阀门全部关闭后，对管路进行拆除。②主管路拆除后，将波纹管和三通前移到合适位置，捋顺后波纹管端与10吋主管路末端进行连接，三通端接上两趟6吋钢管，波纹管和三通与6吋钢管连接，如图5所示。
3.2 2903工作面上隅角插管抽放
3.2.1 上隅角插管抽放技术措施
①在胶带顺槽敷设一趟10吋插管抽放管路至工作面1#支架切顶线前方8 m左右。利用聚乙烯抽放管自身柔性，在转载机机头前将插管抽放主管路由煤墙侧过渡到煤柱侧，如图6所示。
②10吋插管抽放管路末端与上隅角之间用两根8吋瓦斯抽放管路连接。8吋抽放管路一端插在10吋管路内，另一端插在上隅角袋装锯末密闭墙内。8吋抽放管末端1.5 m长加工成眼距100 mm，眼径30 mm的抽放笼并用24目的钢筛网对管口和抽放笼表面进行包裹，防止杂物进入管路，如图7所示。 ③在1#支架切顶线处采用锯末袋垒设临时密闭墙，确保采空区与上隅角有效隔绝。随着工作面推进及时将临时密闭墙和8吋插管外移，根据采空区顶板垮落和上隅角瓦斯浓度情况，灵活确定8吋插管插在临时密闭墙里端的深度（≥1.5 m，≤ 3.5 m）。8吋瓦斯管路应紧贴胶带顺槽顶板吊挂，保证管路距巷帮及顶板均不超过1 m。
④回采期间，当8吋瓦斯抽放管完全插入10吋瓦斯抽放管时，及时掐接10吋瓦斯抽放管路，并将8吋插管伸出。
⑤随着工作面的推进和转载机的前移，及时调整过渡段瓦斯抽放管路的弯曲度，保证瓦斯抽放管路从煤墙侧平缓过渡到煤柱侧。
3.2.2 管路掐接安全措施
掐接瓦斯抽放管路时按以下流程进行：①将待拆除的抽放主管路用1t倒链牢固固定在顶板或巷帮锚网上；②通知调度室、瓦斯抽放泵站司机停泵；③螺栓卸除后用倒链下放管路，下放时人员应避开管路滚动及掉落方向；④检查抽放管路内是否有杂物，若有就及时清除，然后连接好剩余抽放管路。
4 抽放瓦斯效果分析
经过现场实践和综合理论分析得到，上隅角插管抽放方案存在以下优点，为最优方案：①抽放瓦斯含量方面：提高了瓦斯的抽放量，降低了上隅角瓦斯含量，正常生产期间，由平均绝对瓦斯涌出量8.21 m3/min，降低至1.5～3.5 m3/min。②安全方面：上隅角瓦斯浓度不超限，由综合治理前的0.65%（最高1.14%）降低至0.2%～0.3%，保证工作面安全生产，同时省去机头老塘打木垛和永久密闭墙措施，优化了瓦斯抽放管路掐接和延伸过程，降低了职工劳动强度，保障了职工安全。③灵巧方面：根据老塘顶板垮落情况，插入老塘内的花管长度活动范围增大，有效地保证抽放范围。④经济方面：减少了2.4 m圆杂木、6寸钢管和6寸花管的投入，同时回收了顶板的锚索梁，节约了成本降低了消耗，按市场价格计算，合计节约901 890元。
5 结 语
①本文分析了2903综采工作面瓦斯积聚的成因，其中瓦斯处于煤岩层中的状态、透气性差的围岩及围岩产生裂隙是2903综采工作面上隅角瓦斯富集的主要原因。
②优化了2903插管抽放的方案，降低了回风隅角的瓦斯含量，使瓦斯浓度处于可控范围内，保证工作面的安全高效生产，节省经济成本，降低了职工的劳动强度，同时为矿井瓦斯抽放提供了宝贵的技术和管理经验。
参考文献：
[1] 李光美，史波波.低瓦斯矿井瓦斯爆炸事故的原因及控制措施[J].煤炭技术，2009，（11）.
[2] 林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，1996.
[3]成喜顺.单一走向长壁式采煤工作面上隅角瓦斯超限的治理方法[J].中国矿业，2010，（12）.
[4] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州：中国矿业大学出版社，1992.
[5] 钱鸣高.采场矿山压力与控制[M].北京：煤炭工业出版社，1983.
[6] 薛景明.采煤工作面上隅角瓦斯治理技术[J].煤矿安全，2011，（2）.
[7] 刘建中，赵保平，孔祥义，等.高位钻孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯[J].煤炭科学技术，2010，（2）.