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[摘 要]针对31041综采工作面回采期间出现瓦斯超限，导致回采速度较慢情况，超化煤矿采取了高位钻孔抽采裂隙带瓦斯、埋管抽采采空区深部瓦斯等综合治理瓦斯措施。结果表明，采空区的瓦斯大部分都通过抽采孔而排出，工作面上隅角的瓦斯浓度降低到了0.5%以下，回风流的瓦斯浓度控制在0.28%左右。
[关键词]走向长壁采煤法；高位钻孔；瓦斯抽采 ；裂隙带
中图分类号：TD712 16A 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0002-01
1 工作面概况
超化煤矿属于煤与瓦斯突出矿井，31041综采工作面布置了31采区上部，采用走向长壁采煤法。工作面倾向长度120m。工作所采煤层二1煤层，工作面走向50°～110°，倾向140°～200°，煤层倾角11°～38°，东部为原煤，西部采空区为复采煤层，平均煤厚7.8m，根据上下付巷及切巷揭露的地质资料，预计工作面煤厚变化较大，且局部发育夹矸，在下付巷下26点向西约63m范围内存在薄煤区；工作面局部区域煤层底板倾角变化较大，受断层影响将造成工作面回采时打顶或破底，对煤质有一定影响。
在31041上、下付巷掘进期间，掘进到365m位置时遇到了地质构造带，煤层变软瓦斯增大，突出指标qmax、Smax都在临界值以上。回采初期，工作面回风流瓦斯浓度为0.53%，上隅角瓦斯浓度为0.81%，瓦斯的抽采纯量大致在2～3.4m3/min，尽管回采期间采取了一些措施，如增加风量、减小煤层的抽采半径、采空区用挡风帘、降低采煤机运行速度等，但瓦斯治理效果不明显。
2 理论分析
经分析，瓦斯超限的主要原因有：煤质软，煤层透气性差，成孔率底抽放效果差，本煤层预抽效果不理想；高低负压抽采浓度低，抽采效果差。对此，提出了高位钻孔抽采空区裂隙带高浓度瓦斯措施，同时加大埋管深度以抽采采空区深部瓦斯，以期达到控制采空区瓦斯浓度的目的。
2.1 采空区上覆岩层跨落规律
岩层移动及其特征理论表明，采用长壁跨落采煤法，当采深为采高的25倍或以上时，上覆岩层移动、变形和破坏可分为跨落带、断裂带和弯曲带下沉带。跨落带位于覆岩层的最下部。跨落带的高度视覆岩性质不同一般为采高的4～6倍。跨落带近切顶线都有较大的空隙，便于分流移动，漏风压可以带动采空区积聚的瓦斯，如果上面有高于风流负压的高压抽采，会大大减少随风压进入工作面上隅角瓦斯。断裂带位于跨落带之上，根据覆岩岩性的不同，断裂带与跨落带的总高度一般为采高的7～19倍。由于断裂带受漏风负压的影响较小，易于积聚高浓度的瓦斯。因此实施高位钻孔抽采，抽采空区裂隙带瓦斯，可以大大提高抽采效果。
2.2 采空区瓦斯分布规律
采空区空气流动与瓦斯分布规律表明，工作面上覆岩层跨落后在采空区形成多孔介质充填体，各处煤与矸石压实程度较大，各处的风压变化很大，因此采空区各点的气体流速相差很大。在矿井负压的作用下，距采面较远处，采空区瓦斯由于受压差的作用，一部分会向回风中运移，直到流入回风巷随风流带走。还有一一部分瓦斯，特别是采空区深部的瓦斯不能克服摩擦阻力，因而不向回風巷运移，或者运移速度相当慢。
在靠近工作面侧的采空区内，采面风流有一部分漏风入采空区，并从回风侧返回回风巷，漏风大小与工作面供风量大小和工作面通风方式有关。通过对工作面采空区瓦斯浓度测定，得出了采空区瓦斯浓度分布、运移及涌出规律，见图1。
经分析采空区瓦斯主要来源于残留煤炭和邻近煤层部分瓦斯解吸后，通过裂隙涌入采空区，在通风负压的作用下，一部分瓦斯将涌向工作面及其上隅角并具有如下规律。
（1）随着工作面向前推进，采空区冒落煤岩体的空隙由外向内逐渐减少，风流的流动阻力逐渐增大；当距工作面位置达到35m后，瓦斯浓度增大缓慢，最终在一定的瓦斯浓度下趋于稳定.
（2）工作面瓦斯浓度自工作面的进风侧至回风侧逐渐增大，这是由于工作面煤壁、采落煤炭和部分采空区瓦斯涌入工作面所致。
（3）进风侧部分新鲜风流流入采空区，该风流在通风负压的作用下携带采空区瓦斯向上隅角方向移动，从而使进风侧采空区瓦斯浓度增加缓慢而回风侧增加迅速。
实践表明实施采空区埋管抽采采空区深部瓦斯，可以提高抽采深度，效果较好。
3 瓦斯抽采措施
3.1 高位钻孔抽采
采用高位钻孔抽采采空区瓦斯，具体方法为沿工作面的倾斜方向在轨道巷每隔40m布置1个钻场，钻场布置在煤层上方顶板中，每个钻场向工作面布置9～16个孔直径为113mm钻孔，每个钻孔长度为50～70m，终孔位置在工作面上方10～20m的冒落带和裂隙带内，
见图2：
3.2 采空区预埋抽采管
减少工作面风量，将风量控制在1200m3/min.在工作面两巷每隔5m施工一道黄泥墙，减少采空区漏风负压。轨道巷中预埋抽采管路，管径￠400mm，每隔30m设置1个低负压抽采硐室，接支管至顶部，抽采硐室进入采空区黄泥墙中开始实施支管抽采，确保能抽到高浓度瓦斯。
此外，严格瓦斯管理，工作面每班必须安排两名专职瓦检员，一名负责在采煤机回风侧上方10m处检查瓦斯，一名负责检查上隅角及回风流瓦斯，工作面采煤机司机必须控制好割煤速度，服从瓦检员的管理，割煤过程中发现回风侧的瓦斯浓度超过0.5%时，立即停止采煤机，及时通知回风巷道内作业人员停止工作，现场进行处理，并汇报矿通风调度和通风科值班科长。
4 结语
在实施高位钻孔抽采裂隙带瓦斯、采空区埋管抽采采空区深部瓦斯等针对性瓦斯综合治理措施后，工作面的瓦斯浓度明显降低，采空区瓦斯大部分通过抽采钻孔排出，工作面上隅角的瓦斯浓度降低到0.4%以下，回风流的瓦斯浓度在0.3%左右，完全符合《煤矿安全规程》的要求，高位钻孔内抽采的瓦斯最高浓度达到83%左右，每个高位钻场瓦斯抽采纯量为8～20m3/min，达到预期的效果，保证工作面的正常回采，该工作面已安全回采10个月，出煤量90万t，无瓦斯超限现象，取得了良好的效果。
作者简介
作者简介：张志强，男（1985.06-），河南新密人，本科学历，助理工程师，现从事煤矿“一通三防”技术管理工作。
[关键词]走向长壁采煤法；高位钻孔；瓦斯抽采 ；裂隙带
中图分类号：TD712 16A 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0002-01
1 工作面概况
超化煤矿属于煤与瓦斯突出矿井，31041综采工作面布置了31采区上部，采用走向长壁采煤法。工作面倾向长度120m。工作所采煤层二1煤层，工作面走向50°～110°，倾向140°～200°，煤层倾角11°～38°，东部为原煤，西部采空区为复采煤层，平均煤厚7.8m，根据上下付巷及切巷揭露的地质资料，预计工作面煤厚变化较大，且局部发育夹矸，在下付巷下26点向西约63m范围内存在薄煤区；工作面局部区域煤层底板倾角变化较大，受断层影响将造成工作面回采时打顶或破底，对煤质有一定影响。
在31041上、下付巷掘进期间，掘进到365m位置时遇到了地质构造带，煤层变软瓦斯增大，突出指标qmax、Smax都在临界值以上。回采初期，工作面回风流瓦斯浓度为0.53%，上隅角瓦斯浓度为0.81%，瓦斯的抽采纯量大致在2～3.4m3/min，尽管回采期间采取了一些措施，如增加风量、减小煤层的抽采半径、采空区用挡风帘、降低采煤机运行速度等，但瓦斯治理效果不明显。
2 理论分析
经分析，瓦斯超限的主要原因有：煤质软，煤层透气性差，成孔率底抽放效果差，本煤层预抽效果不理想；高低负压抽采浓度低，抽采效果差。对此，提出了高位钻孔抽采空区裂隙带高浓度瓦斯措施，同时加大埋管深度以抽采采空区深部瓦斯，以期达到控制采空区瓦斯浓度的目的。
2.1 采空区上覆岩层跨落规律
岩层移动及其特征理论表明，采用长壁跨落采煤法，当采深为采高的25倍或以上时，上覆岩层移动、变形和破坏可分为跨落带、断裂带和弯曲带下沉带。跨落带位于覆岩层的最下部。跨落带的高度视覆岩性质不同一般为采高的4～6倍。跨落带近切顶线都有较大的空隙，便于分流移动，漏风压可以带动采空区积聚的瓦斯，如果上面有高于风流负压的高压抽采，会大大减少随风压进入工作面上隅角瓦斯。断裂带位于跨落带之上，根据覆岩岩性的不同，断裂带与跨落带的总高度一般为采高的7～19倍。由于断裂带受漏风负压的影响较小，易于积聚高浓度的瓦斯。因此实施高位钻孔抽采，抽采空区裂隙带瓦斯，可以大大提高抽采效果。
2.2 采空区瓦斯分布规律
采空区空气流动与瓦斯分布规律表明，工作面上覆岩层跨落后在采空区形成多孔介质充填体，各处煤与矸石压实程度较大，各处的风压变化很大，因此采空区各点的气体流速相差很大。在矿井负压的作用下，距采面较远处，采空区瓦斯由于受压差的作用，一部分会向回风中运移，直到流入回风巷随风流带走。还有一一部分瓦斯，特别是采空区深部的瓦斯不能克服摩擦阻力，因而不向回風巷运移，或者运移速度相当慢。
在靠近工作面侧的采空区内，采面风流有一部分漏风入采空区，并从回风侧返回回风巷，漏风大小与工作面供风量大小和工作面通风方式有关。通过对工作面采空区瓦斯浓度测定，得出了采空区瓦斯浓度分布、运移及涌出规律，见图1。
经分析采空区瓦斯主要来源于残留煤炭和邻近煤层部分瓦斯解吸后，通过裂隙涌入采空区，在通风负压的作用下，一部分瓦斯将涌向工作面及其上隅角并具有如下规律。
（1）随着工作面向前推进，采空区冒落煤岩体的空隙由外向内逐渐减少，风流的流动阻力逐渐增大；当距工作面位置达到35m后，瓦斯浓度增大缓慢，最终在一定的瓦斯浓度下趋于稳定.
（2）工作面瓦斯浓度自工作面的进风侧至回风侧逐渐增大，这是由于工作面煤壁、采落煤炭和部分采空区瓦斯涌入工作面所致。
（3）进风侧部分新鲜风流流入采空区，该风流在通风负压的作用下携带采空区瓦斯向上隅角方向移动，从而使进风侧采空区瓦斯浓度增加缓慢而回风侧增加迅速。
实践表明实施采空区埋管抽采采空区深部瓦斯，可以提高抽采深度，效果较好。
3 瓦斯抽采措施
3.1 高位钻孔抽采
采用高位钻孔抽采采空区瓦斯，具体方法为沿工作面的倾斜方向在轨道巷每隔40m布置1个钻场，钻场布置在煤层上方顶板中，每个钻场向工作面布置9～16个孔直径为113mm钻孔，每个钻孔长度为50～70m，终孔位置在工作面上方10～20m的冒落带和裂隙带内，
见图2：
3.2 采空区预埋抽采管
减少工作面风量，将风量控制在1200m3/min.在工作面两巷每隔5m施工一道黄泥墙，减少采空区漏风负压。轨道巷中预埋抽采管路，管径￠400mm，每隔30m设置1个低负压抽采硐室，接支管至顶部，抽采硐室进入采空区黄泥墙中开始实施支管抽采，确保能抽到高浓度瓦斯。
此外，严格瓦斯管理，工作面每班必须安排两名专职瓦检员，一名负责在采煤机回风侧上方10m处检查瓦斯，一名负责检查上隅角及回风流瓦斯，工作面采煤机司机必须控制好割煤速度，服从瓦检员的管理，割煤过程中发现回风侧的瓦斯浓度超过0.5%时，立即停止采煤机，及时通知回风巷道内作业人员停止工作，现场进行处理，并汇报矿通风调度和通风科值班科长。
4 结语
在实施高位钻孔抽采裂隙带瓦斯、采空区埋管抽采采空区深部瓦斯等针对性瓦斯综合治理措施后，工作面的瓦斯浓度明显降低，采空区瓦斯大部分通过抽采钻孔排出，工作面上隅角的瓦斯浓度降低到0.4%以下，回风流的瓦斯浓度在0.3%左右，完全符合《煤矿安全规程》的要求，高位钻孔内抽采的瓦斯最高浓度达到83%左右，每个高位钻场瓦斯抽采纯量为8～20m3/min，达到预期的效果，保证工作面的正常回采，该工作面已安全回采10个月，出煤量90万t，无瓦斯超限现象，取得了良好的效果。
作者简介
作者简介：张志强，男（1985.06-），河南新密人，本科学历，助理工程师，现从事煤矿“一通三防”技术管理工作。