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[摘 要]兴安煤矿对煤层顶板坚硬，工作面倾向较短，后部空区不易冒落的高瓦斯采煤工作面，采用仰斜钻孔、上隅角插管、底板巷道穿层钻孔抽放采空区等综合治理瓦斯技术，仍存在上隅角瓦斯超限隐患。本文以采煤一队为例阐述利用外错尾巷抽放进行瓦斯综合治理，防止了高瓦斯采煤工作面上隅角瓦斯超限。
[关键词]瓦斯涌出分析 瓦斯治理方法 尾巷治理技术
中图分类号：TQ517.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0052-02
1 工作面概况
三水平北21层二区三段（采煤三队），走向长160米，倾向平均57米，本区煤层赋存比较稳定，煤层整体走向为N10°W，煤层倾角17-10°，平均倾角为14°，煤层最大厚度为7.0米，平均厚度6.5米。储量8.2万吨，西部以Fm为界，东部以Fm5断层为界，南部相邻Fm6断层，北部以三水平北一石门为界，本煤层直接顶为灰色粉砂岩，较坚硬。老顶为37米左右细砂岩，底板为9米左右，深灰色细砂岩。瓦斯赋存较大，瓦斯储量83万m3。采用分层开采，其中一分层采用走向长壁倾斜后退式开采，选用MG150/375-W型采煤机落煤，使用SGD-30/180C型刮板运输机运煤。
主要入风巷三水平北一石门断面12m2，锚喷支护；机道断面为9m2，；主要回风巷三水平北18层一区轨道下山，断面为8m2，锚喷支护；二水平南、北部总排，断面8m2，没有影响通风的地点。
2 工作面瓦斯组成分析
2.1 根据兴安煤矿采煤三队的地质条件及回采过程中瓦斯涌出量现场实测，其瓦斯来源由三部分组成：
（1）采煤工作面硬帮煤壁的瓦斯涌出；
（2）工作面割煤时，煤体释放的瓦斯；
（3）采空区及下分层底板解析的瓦斯。
2.2 采空区瓦斯涌出分析
采空区瓦斯表现为向工作面上部浓度逐渐递增的发展趋势，并通过采空区内的裂隙不断向工作面上隅角移动，造成工作面上隅角瓦斯积聚，其浓度大小与采空区的漏风大小及方向有关。因此治理上隅角瓦斯应从治理采空区瓦斯为重点，切断涌向上隅角的瓦斯来源及改变空区漏风途径，减少采空区瓦斯涌向上隅角。
3 上隅角瓦斯涌出特点
由于工作面倾向较短，顶板老顶坚硬，采过空区不易冒落，工作面入风大量进入采空区，致使采空区内高浓度瓦斯进入工作面上隅角，并形成体积，主要特点如下：
（1）工作面瓦斯涌出量大。是造成工作面上隅角超限的主要原因。
（2）瓦斯涌出不稳定。采取上、下隅角码袋子，控制空区内瓦斯，一旦管理措施不当，直接造成上隅角超限。
（3）上隅角易积聚瓦斯，位于上出口属作业频繁地点，影响回风风量，严重制约安全。
4 上隅角瓦斯治理
该面在掘进期间绝对瓦斯涌出量为1.22m3/min，根据掘进期间绝对瓦斯涌出量的20%-40%和掘进平均日出煤量，算出相对瓦斯涌出量，再根据采面的日产量换算出该面的绝对瓦斯涌出量为8.2-10.9m3/min。瓦斯治理设计采用上隅角插管、仰斜钻孔、底板抽采巷道抽放采空区等方案治理瓦斯。其中风排瓦斯2.5m3/min，抽放瓦斯5.7-8.4m3/min，抽采率42%-57%。
4.1 上隅角抽放
靠近采面上隅角段管路采用10m长钢丝带与主抽采管路相连接，钢丝带前端连接一根抽放管路，将该管路的前端插入上隅角，为保证管路吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高），将抽采管与用铁丝吊挂在支架上。随着工作面的推进，逐节回收主抽采管路，移动软管的连接，直至回采结束。抽放瓦斯浓度2-3%，混合流量30m3/min，纯瓦斯量0.6-0.9m3/min（如图1）。
4.2 仰斜钻孔抽放
（1）钻场布置
在三水平北21层二区三段轨道从切眼开始在轨道第一个变坡点施工一个仰角钻场，在延面切眼南5米处的延面轨道施工一个高位钻场，在高位钻场以北30m施工一个仰角钻场，停采线以后施工一个高位钻场。在废轨道场子头施工一个抽放钻孔钻场。共计两个仰角钻场，两个高位钻场，一个废轨道钻场。在三水平北21层二区三段机道从切眼开始在机道20米处施工一组顺层钻孔，以后每隔30米施工一组，共施工6组。
（2）钻场规格
高位钻场规格：钻场规格：长5米，宽5米，高2.5米，仰角钻场规格：钻场规格：长3米，宽3米，高2.5米。
（3）钻孔布置
每个高位钻场设计6个方位钻孔，每个方位施工上、下2个钻孔，每个钻场共计12个钻孔，钻孔终孔落点煤层顶板10-30米。平面控制在轨道往下30米范围内。每个仰角钻场设计4个方位钻孔每个方位施工上、中、下3个钻孔，每个钻场共计12个钻孔，钻孔终孔落点煤层顶板10-30米。平面控制在轨道往下15米范围内。抽放采空区瓦斯，抽放瓦斯浓度6-12%，混合流量40m3/min，纯瓦斯量2.4-4.8m3/min（如图2）。
4.3 底板巷道抽放
将一区四段总机道作为底板抽采巷道，施工抽放钻孔对后部空区进行抽放。抽放瓦斯浓度7-8%，混合流量35m3/min，纯瓦斯量2.6-2.7m3/min（如图3）。
5 外错尾巷抽放技术
工作面走向开采30米后，工作面瓦斯涌出量8.2-10.5m3/min，由于煤层顶板坚硬，工作面倾向较短，后部空区不易冒落，采取上隅角埋管、仰斜钻孔抽放、外错底板抽采巷道抽放采空区等瓦斯治理方法，上隅角瓦斯仍时有超限，浓度0.9%-1.3%，严重困扰通风瓦斯管理，制约安全生产。针对上隅角瓦斯超限隐患，采用外错尾巷抽放技术。
将轨道上巷作为外错尾巷，采取缩面开采，增设井下移动抽放泵，将抽放管路接至轨道上巷内，抽放管口周围架木垛保护，外口砌筑密闭墙，并使帮、顶接实，墙面抹平不漏进行外错尾巷抽放。抽放瓦斯浓度7-11%，混合流量35m3/min，纯瓦斯量2.45-3.85m3/min。
开采至延面切眼前，补掘56米降标高轨道，将提标高轨道作為外错尾巷进行封闭抽放，工作面采过延面切眼后，工作面瓦斯涌出量11.3-16.55m3/min，工作面采过斜轨道后，将联络巷做为尾巷进行封闭抽放。
经过上隅角、仰斜钻孔、底板巷道抽放及外错尾巷抽放等方式进行瓦斯治理后，回风瓦斯浓度仅在0.2%-0.3%，上隅角瓦斯浓度0.3%-0.4%。共计抽放瓦斯125.6万m3，抽采率35%-50%（如图4）。
结语：由于工作面瓦斯涌出量大，虽然采取了顶板走向钻孔抽放、上隅角埋管抽放、外错底板巷抽放等瓦斯处理方法，但在回采过程，由于工作面倾向短，顶板坚硬不宜冒落，上隅角浓度仍然时有达到临界值，影响了工作面的安全生产。为了有效解决瓦斯对安全生产影响这一难题，兴安煤矿在高瓦斯采煤工作面采用了尾巷抽放治理瓦斯技术，解决了工作面初采和回采期间的瓦斯问题，该技术作为一种采空区瓦斯治理的手段，取得了很好的效果，可以在全国高瓦斯矿井推广应用。
作者简介
诸葛瑞柱：男，本科，助理工程师，龙煤鹤岗分公司兴安煤矿通风区瓦检技术员。
[关键词]瓦斯涌出分析 瓦斯治理方法 尾巷治理技术
中图分类号：TQ517.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）23-0052-02
1 工作面概况
三水平北21层二区三段（采煤三队），走向长160米，倾向平均57米，本区煤层赋存比较稳定，煤层整体走向为N10°W，煤层倾角17-10°，平均倾角为14°，煤层最大厚度为7.0米，平均厚度6.5米。储量8.2万吨，西部以Fm为界，东部以Fm5断层为界，南部相邻Fm6断层，北部以三水平北一石门为界，本煤层直接顶为灰色粉砂岩，较坚硬。老顶为37米左右细砂岩，底板为9米左右，深灰色细砂岩。瓦斯赋存较大，瓦斯储量83万m3。采用分层开采，其中一分层采用走向长壁倾斜后退式开采，选用MG150/375-W型采煤机落煤，使用SGD-30/180C型刮板运输机运煤。
主要入风巷三水平北一石门断面12m2，锚喷支护；机道断面为9m2，；主要回风巷三水平北18层一区轨道下山，断面为8m2，锚喷支护；二水平南、北部总排，断面8m2，没有影响通风的地点。
2 工作面瓦斯组成分析
2.1 根据兴安煤矿采煤三队的地质条件及回采过程中瓦斯涌出量现场实测，其瓦斯来源由三部分组成：
（1）采煤工作面硬帮煤壁的瓦斯涌出；
（2）工作面割煤时，煤体释放的瓦斯；
（3）采空区及下分层底板解析的瓦斯。
2.2 采空区瓦斯涌出分析
采空区瓦斯表现为向工作面上部浓度逐渐递增的发展趋势，并通过采空区内的裂隙不断向工作面上隅角移动，造成工作面上隅角瓦斯积聚，其浓度大小与采空区的漏风大小及方向有关。因此治理上隅角瓦斯应从治理采空区瓦斯为重点，切断涌向上隅角的瓦斯来源及改变空区漏风途径，减少采空区瓦斯涌向上隅角。
3 上隅角瓦斯涌出特点
由于工作面倾向较短，顶板老顶坚硬，采过空区不易冒落，工作面入风大量进入采空区，致使采空区内高浓度瓦斯进入工作面上隅角，并形成体积，主要特点如下：
（1）工作面瓦斯涌出量大。是造成工作面上隅角超限的主要原因。
（2）瓦斯涌出不稳定。采取上、下隅角码袋子，控制空区内瓦斯，一旦管理措施不当，直接造成上隅角超限。
（3）上隅角易积聚瓦斯，位于上出口属作业频繁地点，影响回风风量，严重制约安全。
4 上隅角瓦斯治理
该面在掘进期间绝对瓦斯涌出量为1.22m3/min，根据掘进期间绝对瓦斯涌出量的20%-40%和掘进平均日出煤量，算出相对瓦斯涌出量，再根据采面的日产量换算出该面的绝对瓦斯涌出量为8.2-10.9m3/min。瓦斯治理设计采用上隅角插管、仰斜钻孔、底板抽采巷道抽放采空区等方案治理瓦斯。其中风排瓦斯2.5m3/min，抽放瓦斯5.7-8.4m3/min，抽采率42%-57%。
4.1 上隅角抽放
靠近采面上隅角段管路采用10m长钢丝带与主抽采管路相连接，钢丝带前端连接一根抽放管路，将该管路的前端插入上隅角，为保证管路吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高），将抽采管与用铁丝吊挂在支架上。随着工作面的推进，逐节回收主抽采管路，移动软管的连接，直至回采结束。抽放瓦斯浓度2-3%，混合流量30m3/min，纯瓦斯量0.6-0.9m3/min（如图1）。
4.2 仰斜钻孔抽放
（1）钻场布置
在三水平北21层二区三段轨道从切眼开始在轨道第一个变坡点施工一个仰角钻场，在延面切眼南5米处的延面轨道施工一个高位钻场，在高位钻场以北30m施工一个仰角钻场，停采线以后施工一个高位钻场。在废轨道场子头施工一个抽放钻孔钻场。共计两个仰角钻场，两个高位钻场，一个废轨道钻场。在三水平北21层二区三段机道从切眼开始在机道20米处施工一组顺层钻孔，以后每隔30米施工一组，共施工6组。
（2）钻场规格
高位钻场规格：钻场规格：长5米，宽5米，高2.5米，仰角钻场规格：钻场规格：长3米，宽3米，高2.5米。
（3）钻孔布置
每个高位钻场设计6个方位钻孔，每个方位施工上、下2个钻孔，每个钻场共计12个钻孔，钻孔终孔落点煤层顶板10-30米。平面控制在轨道往下30米范围内。每个仰角钻场设计4个方位钻孔每个方位施工上、中、下3个钻孔，每个钻场共计12个钻孔，钻孔终孔落点煤层顶板10-30米。平面控制在轨道往下15米范围内。抽放采空区瓦斯，抽放瓦斯浓度6-12%，混合流量40m3/min，纯瓦斯量2.4-4.8m3/min（如图2）。
4.3 底板巷道抽放
将一区四段总机道作为底板抽采巷道，施工抽放钻孔对后部空区进行抽放。抽放瓦斯浓度7-8%，混合流量35m3/min，纯瓦斯量2.6-2.7m3/min（如图3）。
5 外错尾巷抽放技术
工作面走向开采30米后，工作面瓦斯涌出量8.2-10.5m3/min，由于煤层顶板坚硬，工作面倾向较短，后部空区不易冒落，采取上隅角埋管、仰斜钻孔抽放、外错底板抽采巷道抽放采空区等瓦斯治理方法，上隅角瓦斯仍时有超限，浓度0.9%-1.3%，严重困扰通风瓦斯管理，制约安全生产。针对上隅角瓦斯超限隐患，采用外错尾巷抽放技术。
将轨道上巷作为外错尾巷，采取缩面开采，增设井下移动抽放泵，将抽放管路接至轨道上巷内，抽放管口周围架木垛保护，外口砌筑密闭墙，并使帮、顶接实，墙面抹平不漏进行外错尾巷抽放。抽放瓦斯浓度7-11%，混合流量35m3/min，纯瓦斯量2.45-3.85m3/min。
开采至延面切眼前，补掘56米降标高轨道，将提标高轨道作為外错尾巷进行封闭抽放，工作面采过延面切眼后，工作面瓦斯涌出量11.3-16.55m3/min，工作面采过斜轨道后，将联络巷做为尾巷进行封闭抽放。
经过上隅角、仰斜钻孔、底板巷道抽放及外错尾巷抽放等方式进行瓦斯治理后，回风瓦斯浓度仅在0.2%-0.3%，上隅角瓦斯浓度0.3%-0.4%。共计抽放瓦斯125.6万m3，抽采率35%-50%（如图4）。
结语：由于工作面瓦斯涌出量大，虽然采取了顶板走向钻孔抽放、上隅角埋管抽放、外错底板巷抽放等瓦斯处理方法，但在回采过程，由于工作面倾向短，顶板坚硬不宜冒落，上隅角浓度仍然时有达到临界值，影响了工作面的安全生产。为了有效解决瓦斯对安全生产影响这一难题，兴安煤矿在高瓦斯采煤工作面采用了尾巷抽放治理瓦斯技术，解决了工作面初采和回采期间的瓦斯问题，该技术作为一种采空区瓦斯治理的手段，取得了很好的效果，可以在全国高瓦斯矿井推广应用。
作者简介
诸葛瑞柱：男，本科，助理工程师，龙煤鹤岗分公司兴安煤矿通风区瓦检技术员。