工作面上下层同时开采时的瓦斯综合治理

　　1 矿井概况

　　鸡西矿业集团公司东海煤矿年设计生产能力90万t，矿井瓦斯涌出量为63.7m³/min，相对瓦斯涌出量为24.88 m3/t，属高瓦斯矿井，各煤层不易自燃。主要通风机型号为BDK-8-28，电机功率为400×2kW，总排风量9 200 m³/min，负压2.8kPa。分五、六2个采区，五采区瓦斯绝对涌出量为23.7 m³/min，可采煤层4层 ，主采煤层分别为32#层和35#层，同时也是主含瓦斯层。

　　五采区布置2个采煤工作面，采用长壁走向后退式开采，2003年2个采面同时开采右部煤层。其中，195采煤面采上部32#层（右五路/右六路），工作面采高1.2 m，工作面长度180m；196采煤工作面采下部35#层（右四路/右五路），工作面采高1.7m，采面长度185m,32#层与35#层间距57m，2个工作面属于上下面同时回采，32#层先开采，35#层后开采，开始时2面错距120m，但由于开采速度不同，196采面速度快，2个工作面错距控制在不小于40m。

　　195队工作面设计风量500 m³/min，供风量720 m³/min，上巷瓦斯浓度0.8％，在32#层右四路设有尾排。196采面设计风量600 m³/min，供风量850 m3/min，上巷回风瓦斯浓度0.8％，设有上隅角抽排和35#层右三路尾排。

　　2 工作面上下层同时开采的瓦斯治理

　　2.1 降段煤垛治理工作面瓦斯

　　根据煤层赋存条件及邻近层瓦斯的影响，初次放顶后，随着采空区瓦斯涌出量的增加，回风巷瓦斯浓度上升，上隅角瓦斯上升的现象最明显，绝对瓦斯涌出量都在10 m3/min以上，来自采空区的瓦斯占总涌出量的70％以上。开采2个月以后，2个工作面错距只有30多m，由于采动影响，下层195工作面上隅角瓦斯开始增大，瓦斯主要来自采空区，也来源于邻近的35#层，如采取加大风量的方式反而使从工作面中部进入采空区的漏风量增大，使上隅角的瓦斯浓度降不下来，因此，在工作面上巷降段留煤垛，使上隅角下移。同时，利用档风嶂和码编织袋的方式使高浓度瓦斯留在原上巷工作面末排柱以里。

　　2.2 利用局部抽放泵抽工作面上隅角瓦斯

　　在工作面上巷设局部抽放系统，利用YD-6型真空泵抽降段方式产生的高瓦斯区里的瓦斯。主管路采用Φ200mm的铁管，进入工作面上出口部分用Φ200mm胶管，吸入口在工作面末排柱以里3～5m处，随着工作面的移动，抽放点也移动，在设下一个档风墙前，要把前一个档风墙扒开，抽放效果较好，排出口瓦斯浓度10％，排出量40 m³/min。上下工作面的错距增至40m后，2工作面采空区的瓦斯相互影响不明显。

　　2.3 利用尾排巷排采空区瓦斯

　　由于工作面上下层同时开采，超前工作面的采空区瓦斯对落后的采面有较大的影响，特别是采区的瓦斯量有明显的增加。尤其是上隅角的瓦斯量需用两趟管路抽放，才能保证上巷不超限。

　　因此，利用尾排系统排一部分瓦斯，来缓解上巷的排瓦斯能力。但同时控制好两个工作面尾排的风量，使两个工作面的负压基本平衡。当其中一个工作面瓦斯较大时可调节尾排和在上巷增设抽排管路的方式解决。下层196工作面采空区涌出量增大后，在196工作面也采取了降段和上隅角抽排的方式。

　　3 瓦斯分布随通风系统变化

　　2003年4月份，当196采煤工作面采到距采止线27m时，实际风量923 m³/min，上巷回风瓦斯浓度0.8％，195采煤工作面已于半月前采完并开始回撤（见图1）。在32#层上巷右五路打封闭设调节窗，用于暂时排放32#层采空区瓦斯。

图1 32#层与35#层平面示意

　　从2003年4月7日开始，196采煤工作面瓦斯涌出量异常，瓦斯绝对涌出量开始增大，在工作面185～195号末排支柱（距上巷50m左右）瓦斯浓度显著增加，最高时距末排柱顶板100mm达6％，上巷回风瓦斯浓度达1.5％，上隅角达2％以上，当时工作面被迫停产。

　　经分析，断定是邻近层32#层的195封闭老空区瓦斯通过岩层裂隙导入35#层196采面。即：当顶部的32#层采完后，在其下巷对采面进行了封闭，在上巷虽留有调节窗，但采空区的负压比未封闭时高，而35#层采面在回采过程中，越接近采止线，负压越低，由于在采32#层时，上一个片盘没有采到采止线，留有部分煤柱，当196采面回采至此煤柱时（煤柱位于196工作面上部1/3处），使上部顶板形成悬臂梁，在岩层自重作用下，产生断裂隙，造成瓦斯从32#层采空区底板涌入35#层196采面，造成196工作面50m范围内瓦斯超限。恢复195采煤面的正常风压，打开32#层右六路密闭，从32#层右五路回风量在300～400m³/min，为正常回采时的50％，在采取了上述措施后，196工作面的瓦斯浓度开始呈下降趋势，但下降缓慢，上巷回风瓦斯浓度由原来的1.5％～1.8％降至0.9％～1.2％，因其下降速度比较缓慢，影响工作面的正常推进，给正常支护造成困难，决定减少35#层196采煤工作面的供风量降为800 m³/min，使196采煤面的矿井负压加大，使两上工作面的负压差减小，同时把原来用矿井总负压处理上隅角瓦斯的排放管改用YD-6型真空泵抽放，在综合采取上述措施后，其回风瓦斯才逐渐降至0.69％0.8％。

　　4 结束语

　　（1）长壁式采煤工作面上下层同时开采，采空区瓦斯相互影响较大，在对各自工作面的瓦斯加强治理的同时，应考虑两个工作面的负压平衡。

　　（2）采用无煤柱开采时，要避免留有不必要的煤柱，以免给邻近采面和邻近层造成应力集中区。

　　（3）工作面上下层同时开采时，开采进度要严格控制；并对上下层采空区封闭必须综合考虑。