(5)走向倾斜瓦斯抽放钻孔抽放工作面上方裂隙带瓦斯。在41120工作面回风巷内安设一趟Φ273ｍｍ管,施工10个钻场,钻场间隔40ｍ,采用ＺＹＧ-150型钻机沿工作面方向施工钻孔,每个钻场至少施工9个钻孔,开孔间距>0.4ｍ,钻孔倾角13°～23°,孔径为Φ65ｍｍ。施工终孔位置水平投影分别为距回风顺槽5～20ｍ,与工作面顶板垂距10～15ｍ(图4)。与高位巷钻孔共同抽放工作面采空区裂隙带和邻近层的瓦斯,减少邻近层瓦斯涌入采煤工作面。

    

    图4　走向倾斜钻孔布置图

    (6)邻近采空区抽放。在41118回风巷预埋抽放管,采用低负压抽放系统加大对41118采空区进行抽放,降低41118采空区的压差,通过41120工作面与41118采空区之间设计的通道及钻孔和煤柱裂隙,将41120工作面采空区的部分瓦斯转移到41118采空区进行抽放,减少41120工作面采空区瓦斯向工作面和回风流涌入。

    3　瓦斯治理效果分析

    (1)本煤层瓦斯抽放。41120工作面于2002年开始掘进,于2004年施工完成。掘进期间,瓦斯抽放浓度10%～15%,抽放纯瓦斯量为5～7.5ｍ³/ｍｉｎ。抽放瓦斯总量达621万ｍ³。经过近2年的抽放,瓦斯抽放率达81%,回采期间本煤层瓦斯抽放量仅1ｍ³/ｍｉｎ,残存瓦斯量较少,大大减少了回采期间本煤层瓦斯的涌出量。

    (2)采空区瓦斯抽放。工作面初次来压前,采空区瓦斯主要来自遗留浮煤残存的瓦斯。由于老顶未垮落采空区裂隙不发育,采空区空顶,空间较大,工作面风流流入其间,稀释了采空区的积存瓦斯浓度,瓦斯抽放浓度在20%左右,抽放量在11ｍ³/ｍｉｎ左右,不能发挥“Ｔ”网管埋管抽放高浓度瓦斯、低负压抽放系统流量大的优势。老顶初次来压后,采空区裂隙发育,邻近层瓦斯大量涌入采空区,顶板大量垮落充填了采空区空间,工作面风量流入采空区的风量减少,采空区瓦斯浓度急剧上升,但在工作面风压的作用下,瓦斯流向上隅角附近,瓦斯抽放浓度上升到35%～40%,抽放量达15～19ｍ³/ｍｉｎ。

    (3)高位瓦斯抽放巷走向近水平钻孔及走向倾斜钻孔抽放裂隙带瓦斯。工作面初次来压前,由于老顶未垮落,采空区裂隙不发育,裂隙带瓦斯抽放效果不明显。特别是高位巷抽放,由于钻孔采用近水平孔施工,只能抽放部分钻孔附近邻近层的瓦斯。走向倾斜钻孔倾角较大,且距工作面较近,距工作面顶板距离较高位巷抽放钻孔小,在工作面初次来压前,部分裂隙位于钻孔内,故走向倾斜钻孔抽放瓦斯浓度较高位巷走向近水平钻孔抽放的浓度高。初采期间,工作面推进15ｍ后,钻孔瓦斯浓度可达25%左右,但由于布置层位较低,一般在工作面正常回采期间瓦斯抽放浓度稳定在32%左右,抽放量稳定在4ｍ³/ｍｉｎ,在工作面推进至钻场附近时浓度开始下降。此时须根据抽放浓度逐渐关闭浓度低于10%的钻孔,开启后续钻场钻孔继续对裂隙带进行抽放。高位巷近水平钻孔抽放在工作面老顶垮落、裂隙开始发育后,瓦斯抽放浓度逐渐上升至32%。随着工作面的推进,裂隙发育充分,瓦斯抽放浓度逐步上升,最高达83%,一般在65%～78%之间,抽放量逐渐增大,纯瓦斯量在10～15ｍ³/ｍｉｎ之间。

    (4)邻近采空区瓦斯抽放。为了减少41118采空区瓦斯向回采的41120工作面采空区涌入,以免增加41120工作面在回采时的瓦斯治理难度,41118工作面回采结束后,随即加大对采空区的抽放,减少采空区瓦斯的积存。在41120工作面回采前,41118采空区抽放浓度为25%,抽放量为5ｍ³/ｍｉｎ。在工作面老顶来压后,工作面间的煤柱被破坏,煤柱裂隙发育,加之在41120回风巷向41118采空区施工的钻孔发挥作用,41120采空区瓦斯涌向41118采空区,从41118回风巷密闭内瓦斯抽放浓度上升至34%,抽放量上升到8ｍ³/ｍｉｎ,有效实现了41120工作面采空区瓦斯的转移抽放,转移抽放量为3ｍ³/ｍｉｎ左右。

    通过采取以上瓦斯抽放技术,41120工作面瓦斯抽放量达38ｍ³/ｍｉｎ,瓦斯抽放率达83.5%,风排瓦斯仅5.5ｍ³/ｍｉｎ,工作面回风流瓦斯在0.5%左右。

    4　结　论

    从构建合理的通风系统并配备合理的风量稀释瓦斯浓度和在三维空间上构建立体瓦斯抽放系统2方面制定了综合瓦斯治理方案,在411120工作面回采过程中取得了很好的效果,实现了综采工作面回风流瓦斯<0.8%进行管理,为矿井的安全、高效生产创造了条件。

    (1)根据瓦斯来源,采取分源治理是瓦斯综合治理的根本途径。

    (2)分析瓦斯的赋存情况及含量,有针对性地采取措施,集中抽放力量,加大抽放力度,控制瓦斯向工作面及回风流涌入。

    (3)在邻近煤层瓦斯含量大,且未开采保护层的情况下,充分利用高位巷和高位钻场瓦斯抽放的规律和特点,选择合理的抽放层位,加大邻近层瓦斯的抽放力度,减少邻近层瓦斯向工作面涌入,是治理邻近层瓦斯的有效办法。

    (4)采空区埋管抽放是治理采空区积存瓦斯最直接的办法,迈步安装“Ｔ”型网管,施工隔离墙将瓦斯密闭在采空区内,根据迈步安装的“Ｔ”型网管与隔离墙的距离,控制“Ｔ”网管的抽放量治理采空区和回风隅角瓦斯可达到理想的效果。

    (5)充分利用邻近采空区的开采情况及开采压力形成的煤柱裂隙,适当布置回采工作面与邻近采空区的钻孔,增加其间瓦斯流动的通道,加大邻近采空区的抽放,将生产工作面采空区的瓦斯转移到邻近采空区抽放,不但避免了邻近采空区向生产工作面涌入,而且减少了本工作面采空区的涌出量,降低了工作面采空区瓦斯治理的难度。但必须控制抽放浓度,并定期对邻近采空区抽放管内的气样进行分析,以免发生采空区发火。

    (6)应注意的几个问题。①由于综采工作面抽放率太高,必须采取有力措施确保抽放系统的正常运行,严防发生抽放系统停运。一旦发生停运,必须严格按规定执行撤人、停电、设岗制度。②综采工作面的风量配备不能低于1000ｍ³/ｍｉｎ,最好能达到在抽放系统停运后,回风流瓦斯浓度不超过1.5%的风量要求,确保安全生产。③采空区埋管高位“Ｔ”型网管的间距不得超过30ｍ,最佳距离在采空区周期来压的步距左右。④走向近水平钻孔及走向倾斜钻孔在走向方向上必须设计覆盖一定的距离,确保钻孔抽放的延续,避免在走向方向上存在无钻孔抽放的间隔带。