四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭煤矿南二井四川邻水638507
摘要：李子垭煤矿南二井开采的K1煤层为单一急倾斜松软煤层，采用综合机械化开采；通过对急倾斜综采工作面采空区瓦斯的来源及分布规律进行分析，提出了急倾斜煤层综采工作面采空区瓦斯治理的方法。
关键词：急倾斜煤层；综采工作面；采空区瓦斯治理
1前言
李子垭煤矿南二井开采的K1煤层为单一突出松软急倾斜煤层，不具备开采保护层条件；煤层原始瓦斯含量为14.90～19.80m3/t、瓦斯压力为3.22～3.60MPa，煤层硬度系数f＝0.1～0.5；2018年度矿井瓦斯等级鉴定结果：矿井绝对瓦斯涌出量28.26m3/min，相对瓦斯涌出量为43.78m3/t，矿井瓦斯灾害较为严重。
3102工作面平均走向长1122m，最小倾斜长度为130m，最大倾斜长度为136m，平均倾斜长度为130m；煤层最小倾角为44°、最大倾角为50°，平均倾角为48°；煤层厚度为1.51m～2.78m、平均厚度为2.15m；采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法，采空区采用全部垮落法管理顶板；采用“U”型通风方式。工作面采取顺煤层钻孔预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，预抽时间大于12个月。工作面回采35m后，随着采空区初次来压，采空区积存的瓦斯大量向工作面上隅角涌出，导致工作面上隅角及回风巷瓦斯超限，使矿井安全生产得不到可靠保障，不但限制了产量的提高而且会造成重大恶性事故。
2采空区瓦斯来源及分布规律
2.1采空区瓦斯来源分析
（1）从采空区内部煤炭中释放出来。它可分为四方面：一是采空区内上、下两道煤壁受采动影响，表面的煤炭片帮垮落，露出深部的煤层；另外，煤壁的裂隙进一步向深部发展，形成新的瓦斯涌出通道，造成深部瓦斯涌入采空区；二是采空区的遗煤；三是分层开采，下分层的卸压煤层瓦斯涌出；四是放顶落煤过程中落煤的卸压瓦斯能涌出。
（2）邻近煤层的瓦斯通过顶、底板裂隙涌入开采层工作面采空区。
（3）采煤工作面的少部分瓦斯由经流入采空区的风流带入采空区。
2.2采空区瓦斯分布规律
采空区内的瓦斯分布取决于采空区内部的风流运动规律、瓦斯扩散运动规律及瓦斯上浮运动规律的综合作用。采空区内的风流运动可分为三个区域，即紊流区域、层流区域和静止区域。它们的分布，在走向方向，从切顶线往采空区深部分为紊流区、层流区，最后是静止区；从底板往顶部分布规律是紊流区、层流区，最高的是静止区。各区域的空间大小与流入采空区的风量大小、煤层倾角、顶板岩性、工作面长短等因素有关。紊流区的瓦斯运动规律主要决定于风流运动和瓦斯上浮运动；层流区的瓦斯由风流运动、瓦斯上浮运动和瓦斯分子扩散运动作用，静止区的瓦斯运动规律主要由分子扩散运动和瓦斯上浮运动作用。瓦斯浓度在采空区内形成一种相对稳定的动态平衡的浓度梯度，从切顶线往采空区深部方向及底板往顶部裂隙带方向瓦斯浓度渐渐变大，在采空区内存在一个等浓度的曲面梯度。
3采空区瓦斯治理的方法
根据采空区瓦斯来源及分布规律分析，结合矿井实际，制定“堵、疏”相结合的急倾斜综采工作面采空区瓦斯治理方法。
堵：在急倾斜综采工作面采空区一侧，沿切顶线从采煤工作面上出口到上隅角设置一道风障，减少进入采空区的漏风量；同时在上隅角切顶线靠采空区侧设置一道悬空密闭，阻断采空区瓦斯涌出通道，防止因采空区瓦斯涌出导致上隅角及回风巷瓦斯超限。
疏：建立井下移动瓦斯抽采系统，抽采工作面上隅角后方的采空区区域，降低采空区后方高浓度瓦斯的积聚量，减少因采空区瓦斯积聚后瓦斯分子扩散运动作用向隅角涌出的瓦斯量。
总体实施方案：建立工作面采空区移动瓦斯抽采系统，抽采采空瓦斯解决上隅角瓦斯治理问题。一是在靠近工作面附近位置建设井下移动瓦斯抽采泵房，安设两台抽采量为270m3/min的移动瓦斯抽放泵，施工顶板穿层走向钻孔抽采采空区瓦斯；二是利用原工作面回风巷对应的底板瓦斯抽采巷与工作面采空区相连的通道，在底板瓦斯抽采巷与工作面回风巷之间的联络巷道内构筑一道厚1.0m的密闭墙，墙体内预先埋设Φ377mm瓦斯抽采管道，并与井下移动瓦斯抽采泵的管道相连，抽采上隅角后方的采空区瓦斯。详见工作面采空区移动瓦斯抽采系统示意图。
4效果
井下移动瓦斯抽采系统抽系统采泵抽采浓度平均为18%～22%，瓦斯抽采量2m3/min，工作面上隅角瓦斯浓度平均控制在0.4%～0.7%，综采工作面和上隅角瓦斯超限次数大幅度降低。
5结束语
综上所述，通过设置悬空密闭、建立移动瓦斯抽采系统等对急倾斜煤层综采工作面采空区瓦斯治理后，减少了采空区瓦斯涌入综采工作面上隅角及回风巷，杜绝了综采工作面上隅角及回风巷瓦斯超限，避免了上隅角瓦斯超限对生产、安全的影响，消除了上隅角瓦斯积聚，确保了矿井安全生产，实现了采煤工作面安全生产、高效生产的目的。
参考文献：
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[4]俞启香.矿井瓦斯防治[M]。徐州：中国矿业大学出版社，1992.
作者简介：
蒋精华（1981.09—），男，重庆綦江人，通风工程师，现在四川省华蓥山煤业股份有限公司李子垭煤矿南二井从事矿井“一通三防”技术管理工作。