神华宁夏煤业集团有限责任公司汝箕沟无烟煤分公司宁夏石嘴山750000
摘要：针对特厚煤层首分层0102102综采工作面瓦斯涌出量大的特点,白芨沟井根据该工作面的地质条件、煤层瓦斯赋存状况和开拓方式，本煤层采取了长距离定向水平钻孔、穿层钻孔、本分层顺层钻孔预抽，邻近层采取了二1层煤定向钻孔预抽，下伏分层采用瓦斯抽采巷拦截顺层钻孔抽采，采空区采取了上隅角埋管、瓦斯抽采联络巷埋管、高位钻孔、地表钻孔抽采，形成网格立体式的瓦斯综合治理方式。通过采取这些措施后，有效地治理了工作面瓦斯,保证了采面安全生产。
关键词：特厚煤层首分层；综采工作面；瓦斯综合治理
1前言
特厚煤层首分层综采工作面开采时瓦斯涌出量最大，相当于其它分层的3～4倍，在开采时受上覆邻近层二1层卸压瓦斯、下伏分层采动影响后卸压瓦斯、采空区内遗煤解吸出的瓦斯等多种交织因素的影响，在开采时瓦斯涌出量最大。因此要加强首分层开采过程中瓦斯的抽采力度,同时要根据工作面回采期间瓦斯涌出的实际情况和各抽采方式的抽采效果，合理确定抽采方式。白芨沟井在开采0102102工作面时，根据煤层赋存状况，开拓方式和采空区瓦斯涌出量的不同，采取了综合瓦斯抽采形式。
2工作面概况
0102102综采工作面位于井田向斜轴部的高瓦斯区，是二3层煤2621阶段第一分层开采，属于特厚煤层首分层开采。工作面走向长1554m，倾斜宽236m，开采煤层总厚度18.77m，分六个分层开采，采高3m，开采前煤层原始瓦斯含量为21.77m3/t，绝对瓦斯涌出量为100.8m3/min，相对瓦斯涌出量为36.3m3/t。工作面设计风量2400m3/min，风排瓦斯量15m3/min，剩余的85.8m3/min瓦斯需要通过抽放解决。煤层原始瓦斯含量较大，瓦斯吸附性强，原始瓦斯压力达1.3Mpa，煤层透气较好，透气性系数为8.98194×102m2，属较容易抽采。
3工作面瓦斯综合治理技术
煤层透气性系数直接影响煤层瓦斯抽放的难易程度，透气性系数越高，超容易抽采，白芨沟井开采的二3层煤，煤层透气性较好，适合本煤层抽放。在实际开采过程中，由于开采煤层厚度较厚，在开采首分层中，虽然瓦斯含量达到了指标要求，但在实际开采过程中，由于本煤层遗留的残存瓦斯，在采空区大面积垮落后，残留的大量卸压瓦斯向工作面涌出。同时，下伏分层煤层瓦斯受采动影响，大量吸附瓦斯也转变为游离瓦斯，向采空区和工作面涌入，极易造成工作面瓦斯超限，无法确保工作面安全生产。在这种情况下必须采取网格立体式综合的瓦斯治理措施，才能有效防止了采空区大量卸压瓦斯涌入工作面，确保工作面安全开采。
3.1本煤层瓦斯预抽措施
3.1.1长距离定向钻孔预抽。2007年5月在施工澳大利业长距离定向水平钻孔时，就充分考虑到010202工作面瓦斯抽采，利用1640集中巷向010201区段和010202区段施工沿煤层倾向施工70个长距离定向水平钻孔，覆盖010202区段北部700米范围，钻孔总工程量51357m。预抽期达到5～6年左右。
3.1.2底板穿层钻孔预抽。在煤层底板提前开掘岩石集中巷，采用穿层网格钻孔预抽煤层瓦斯，共施工岩石巷道2280m，钻孔布置参数：钻场间距20～30m，每个钻场布置12个或15个穿层钻孔，钻孔扇形布置，钻孔终孔间距10m，钻孔孔径113mm，钻孔平均深度120～320m，采用机械封孔，封孔长度不小于6m，预抽期约为3～4年。
3.1.3本煤层顺层钻孔预抽。根据010202区段煤层瓦斯含量分布情况，从2010年开始提前施工0102102回顺，并利用回顺每隔3米施工了一个顺层钻孔，钻孔平均长度226米，钻孔孔径113mm，目前已施工完成250个钻孔。钻孔预抽期为1.2～2年左右。
3.2邻近层瓦斯预抽措施
根据二3层煤赋存情况，在工作面南部700米范围内的二3层煤上覆有一层二1层煤，由南向北逐渐与二3层煤兼并，煤层厚度为0.8～2m，平均瓦斯含量为7m3/t左右，与二3层煤最大层间距为25米，考虑到工作面开采时，二1层煤受采动影响，大量卸压瓦斯向工作面涌出。为了提前预抽二1层煤瓦斯，在0102102回顺布置的两个钻场施工定向钻孔，钻孔间距20m，共布置26个定向钻孔。截止到该工作面开采前，已抽出瓦斯量11262.22万m3，煤层瓦斯含量由原来的21.77m3/t降为6.57m3/t，吨煤钻孔量达0.029561683m/t，达到抽采指标基本要求。
3.3开采期间瓦斯预抽措施
为了保证0102102工作面安全开采，在工作面开采前委托西北院对工作面南部（回风二川～切眼）段煤层瓦斯含量进行了测定，测定煤层平均残余瓦斯含量为6.57m3/t，工作面回采期间预计绝对瓦斯涌出量100.8m3/min，分析瓦斯来源主要来自于工作面本煤层瓦斯，下伏分层瓦斯，上覆二1煤层瓦斯及采空区瓦斯。针对测定结果又制字了相应的瓦斯防治措施。
3.3.1本煤层加强预抽措施
在010202接续横川下口布置一个穿层钻场，布置33个穿层钻孔，在1665边界进风上山5#～8#钻场处沿运顺侧施工穿层钻孔，在12#和13#钻场向切眼附近施工穿层钻孔，每个钻场布置4排12个钻孔。钻孔覆盖运顺走向长500m，倾斜宽120m范围，加强此处抽采。
3.3.2下伏分层瓦斯治理措施
分析工作面回采期间瓦斯来源，为了减少工作面首分层开采期间下伏分层卸压瓦斯大量涌入工作面，设计在0102102回顺外侧25m布置一条瓦斯抽采巷，利用瓦斯抽采巷向下伏分层施工顺层拦截钻孔。钻孔布置方式：每隔6米布置一组，每组布置2个钻孔，钻孔沿工作面倾斜方向布置，与瓦斯抽采巷成60°的夹角，共布置47组，94个钻孔，总工程量19908m。
3.4采空区瓦斯治理措施
根据特厚煤层首分层瓦斯涌出规律，在工作面开采时，采空区瓦斯涌出量约占工作面瓦斯涌出量的60%以上，采空区瓦斯如果不加大治理的话，极易造成工作面瓦斯超限。在0102102工作面开采时，针对采空区瓦斯涌出特点，在生产中采取了以下综合的瓦斯治理措施：
3.4.1瓦斯抽采巷埋管抽放采空区上隅角瓦斯
在每个瓦斯治理抽采联络巷密闭口处安装一组三通、控制阀门等组件，在工作面推进过程中，将抽放管口保留在工作面的采空区，通过抽采系统对采空区和上隅角瓦斯进行抽采。当工作面推进至下一个抽放管口三通处，接替埋抽放管口已经埋在采空区内3～5m时，将埋在采空区里的前一埋管段控制阀门关闭，打开下一循环的埋管口阀门，以此达到利用插管不断抽采采空区的瓦斯的目的。
3.4.2上隅角埋管抽采上隅角瓦斯
在工作面回顺沿上隅角提前铺埋设一趟DN450mm抽放管，沿抽放管每24m留设一个三通，安装立管，立管出口处加设一个弯头，弯头出口处用铁丝网包裹，高度距顶板不大于200mm，为了防止工作面垮落将瓦斯管砸坏，要求在立管四周处设木垛进行保护，在工作面开采后顶板垮落，采空区瓦斯涌入上隅角，在抽放负压的作用将上隅角瓦斯抽出，防止上隅角瓦斯超限。
4瓦斯抽采效果分析
通过对0102102工作面超前治理，超前谋划，在工作面开采前煤层瓦斯含量降为6.57m3/t，可解吸瓦斯量为3.75m3/t，抽采率达到了82%，符合规定要求，并通过对采空区采取多种立体式的瓦斯抽采方式，提高抽采系统能力，解决了工作面回采期间上隅角瓦斯超限问题。自工作面于2014年9月份开采以来，已安全回采了112m，自开采以来均没有出现瓦斯超限现象，工作面每天平均日产量控制在4000吨左右，在回采过程中工作面瓦斯浓度稳定在0.32～0.42％，上隅角瓦斯浓度稳定在0.62～0.76％，回风流瓦斯浓度稳定在0.48～0.58％左右，保证了工作面安全回采。且随着工作面的逐步推进，各种抽采抽采方式将继续发挥抽采作用，在后期工作面生产时瓦斯涌出量将相比初期开采时还会降低。
5结束语：
0102102工作面为特厚煤层首分层,受本煤层残留的卸压瓦斯、上覆邻近层二1层卸压瓦斯、下伏分层卸压瓦斯、采空区瓦斯等多种交织因素影响，造成该工作面生产时瓦斯涌出量达到了100.8m3/min，其中下伏分层、上覆分层二1层煤及采空区瓦斯占涌出总量的80%左右,如果不超前治理的话，将导致工作面无法开采，在此情况下，采取了综合立体网格式的抽采方式，保证了该工作面安全开采。实践证明采用单一、少量的瓦斯治理措施不能够解决此特厚煤导瓦斯治理的问题，需采取综合有效的多种治理措施才能彻底地扭转瓦斯超限局面。白芨沟井在采取上述综合治理措施后，0102102综采工作面的采场内、上隅角及回风流瓦斯浓度均控制在0.66%以下，保证了正常回采。
参考文献：
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