1　工作面概况及瓦斯涌出情况分析

　　41120工作面开采11#煤层,是煤与瓦斯突出煤层,煤层瓦斯含量15ｍ3/ｔ。煤层厚度2.8ｍ,倾角8°～12°,走向长502ｍ,倾向宽160ｍ,相邻北侧为41118采空区。老顶为灰白色中厚层状细砂岩,厚度为6～8ｍ,直接顶为灰色泥岩,厚度2.3～3.5ｍ,顶板容易垮落,采空区冒落高度为10～15ｍ。工作面采用走向长壁后退式布置,综合机械化采煤,全部垮落法管理顶板。

　　11#煤层上部各煤层均未开采,11#煤层与上部各主要煤层间距情况为:与7#层间距为17.95ｍ;与8#层间距为9.45ｍ,与9#层间距为7.3ｍ,各煤层均位于采煤工作面采空区冒落带和裂隙带内。41120工作面在生产过程中,上述煤层中赋存的瓦斯将不断地涌入采空区,同时又受采空区的风流影响,将被逐渐带入工作面上隅角和回风流中。41118工作面采空区与本工作面仅相隔20ｍ煤柱,工作面推进至老顶初次垮落后,煤柱将被压裂,41118采空区瓦斯也将涌入41120工作面采空区。

　　根据综采面开采统计,工作面初采期间老顶垮落前本煤层涌出的瓦斯量和本工作面采空区残存煤涌出的瓦斯量仅12ｍ3/ｍｉｎ。采面回采距离超过切眼30ｍ后,邻近层及围岩瓦斯大量涌入工作面,瓦斯涌出量大幅度上升,预计41120工作面瓦斯涌出量为40ｍ3/ｍｉｎ。本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的30%左右;邻近层、围岩及采空区瓦斯占工作面瓦斯涌出量的70%左右,是工作面瓦斯涌出的主要来源。

　　2　工作面瓦斯综合治理的对策

　　根据分析,本煤层瓦斯、邻近层瓦斯及41118工作面采空区瓦斯的涌出,构成41120工作面瓦斯的主要来源。在制定41120工作面的瓦斯综合治理方案时采取了分而治之的原则。

　　(1)合理配置风量,稀释本煤层及采空区涌出的瓦斯。根据工作面进、回风巷设计断面、回采期间巷道受采动变形因数及风流在采空区的流动规律,考虑工作面回采时采用运输巷超前回风巷15ｍ的特点及通风系统状况,并为避免工作面风量大量流入采空区,将采空区瓦斯大量携带到工作面及回风流,工作面配置风量为1100ｍ3/ｍｉｎ。

　　(2)本煤层瓦斯预抽。在41120运输巷掘进期间,每隔24ｍ布置1个钻场,共20个钻场,每个钻场布置10个钻孔,沿煤层倾向布置,倾角3°～8.5°,钻孔夹角为10°,开孔间距>0.4ｍ,钻孔深度为70～120ｍ,呈扇型均匀布置在工作面内(图1)。

　　图1　本煤层瓦斯预抽钻孔布置图

　　采用ＳＫＷ-85瓦斯抽放泵,主管路Φ250ｍｍ,高负压对41120工作面进行本煤层预抽瓦斯。

　　(3)采空区埋管瓦斯抽放。利用1台2ＢＥＣ50水环式真空泵对工作面采空区及上隅角的瓦斯进行抽放。41120工作面回采前,预先在工作面回风巷　　　　　　　　　　　　　　　　　　预埋1趟Φ325ｍｍ瓦斯抽放管,根据顶板垮落步距及工作面初次来压及周期来压的规律,在抽放管上每隔30ｍ安装Φ325ｍｍ等径三通并加闸阀,随工作面的回采安设交替迈步“Ｔ”型网管,同时在上隅角构筑隔离墙(图2)。

　　图2　“Ｔ”型网管布置图

　　“Ｔ”型网管放置在位于回风巷顶板的抽放硐室内,并用“井”型木垛加固。在回风巷内每隔30ｍ预安装的交替迈步“Ｔ”型网管埋进上隅角隔离墙后,打开闸阀控制流量对上隅角积聚的瓦斯进行抽放。当隔离墙施工至闸阀处时,则完全打开闸阀对采空区和上隅角的瓦斯进行抽放。

　　(4)走向近水平高位瓦斯抽放钻孔抽放。走向近水平高位水平钻孔抽放又称顶板裂隙带抽放瓦斯。根据矿山压力规律,在回采过程中,工作面周围将形成一个采动应力场,采动应力场及其影响范围在垂直方向上形成3个带,即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。在水平走向方向上形成3个区,即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。在这个采动压力场中形成的裂隙空间,便成为瓦斯流动的通道。通过高位钻孔的抽放负压,加速了裂隙带内瓦斯的流动,从而使走向近水平高位钻孔能够抽出高浓度瓦斯。

　　41120工作面设计4条高位瓦斯抽放巷,巷道内施工钻孔4～9个,开孔间距>0.4ｍ,钻孔倾角2°～4°,终孔布置在工作面距回风巷下侧20ｍ内,距顶板10ｍ的顶板内,孔深为100ｍ,后一个高位巷施工钻孔覆盖前一个高位巷钻孔20ｍ(图3)。

　　图3　高位巷近水平钻孔布置图

　　高位瓦斯抽放巷在41120回风巷内开口,沿垂直回风巷向采面内侧按设计仰角掘进巷道,掘至距41120工作面顶板10ｍ高度后,做一个打钻平台,在平台内逆采面推进方向施工直径为Φ153ｍｍ的近水平抽放钻孔,封孔后连接在抽放支管上,然后在高位抽放巷偏口构筑密闭墙,采用2ＢＥＣ50泵对41120工作面采空区顶板裂隙带的瓦斯进行抽放(与走向倾斜瓦斯抽放钻场抽放管共享)。