實(shí)現(xiàn)礦井高效集中生產(chǎn)，是目前礦井發(fā)展的主要模式，關(guān)鍵是采用一次采全高綜采放頂煤開采方法。由于瓦斯治理的難度，該采煤方法在高瓦斯礦井中的推廣應(yīng)用帶還是受到了很大限制。采用順層預(yù)抽與風(fēng)排相結(jié)合的瓦斯綜合治理方式， 有效解決了高瓦斯礦井采用一次采全高綜采放頂煤開采的難題。靖遠(yuǎn)煤業(yè)公司大水頭煤礦應(yīng)用該技術(shù)在東103綜放工作面瓦斯治理取得了良好的功效，實(shí)現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)。

1 概述

靖遠(yuǎn)煤業(yè)公司大水壯舉煤礦是一對年產(chǎn)能力為150萬t的高產(chǎn)高效礦井。井田位于靖遠(yuǎn)煤田的中部，大寶向斜的南翼，走向長8.9km，傾斜寬2.5km，面積14.4km²。煤田屬侏羅系中下統(tǒng)窯街組，可采煤層為一層煤，厚度0.23~37.78m，平均厚度13.06m由于受祁連車造山運(yùn)動和井田大斷層控制，井田內(nèi)次生構(gòu)造發(fā)育，派生小斷層隨處可見。煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，煤質(zhì)松軟破碎，平均瓦斯含量12.0m³/t，自然發(fā)火期3~4個(gè)月，屬容易自燃煤層，礦井為高瓦斯礦井。

東103綜放工作面走向長1632m，傾斜寬120m，地質(zhì)儲量281.2萬t，采用走向長壁綜合機(jī)械化低位產(chǎn)項(xiàng)煤一次采全高全部垮落法開采，于2003年3月1日投入試生產(chǎn)。區(qū)域內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單一，平均煤厚10.5m ，傾角0°~9°。工作面地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜。工作面開采采用綜采放頂煤一次采全高技術(shù)，全部垮落法管理頂板，巷道支護(hù)采用無鋼帶錨網(wǎng)支護(hù)，工作面通風(fēng)設(shè)計(jì)為“一進(jìn)二回”的“B”型通風(fēng)方式，瓦斯排放巷沿煤層頂板布置，超前探測地質(zhì)，主要排放瓦斯，回風(fēng)、運(yùn)輸順槽均沿煤槽均沿煤層底板布置。

東103工作面北鄰腰水背斜軸部，南依F40斷層，花尖子向斜穿工作面，根據(jù)已揭露資料，工作面內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造極其復(fù)雜，共揭露落差在2~6m的斷層6條，煤層煤質(zhì)松破碎，瓦斯含量高，壓力大，在掘進(jìn)施工中曾多次發(fā)生瓦斯涌出異常現(xiàn)象。2002年10月3日凌晨3：24，在施工回風(fēng)順槽至1308m處，該段處于花尖子向斜構(gòu)造影響帶，并存在大量的伴生小斷層，且煤體比較松軟，節(jié)理發(fā)育，呈斜交狀，綜掘機(jī)切割頭割左幫頂煤時(shí)，煤爆聲增大且隨之發(fā)生大量冒頂，工作面煤塵飛揚(yáng)，能見度極低，當(dāng)時(shí)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)7%，瓦斯超限持續(xù)103min，冒落形成直徑2~3m、高約6m的形似圓柱體的孔洞，孔洞軸線斜交左幫70°。冒落煤炭為煤渣煤、沫煤，無明顯分選現(xiàn)象，冒落煤炭將綜掘機(jī)埋沒，后部煤炭按自然安息角堆積。經(jīng)計(jì)算，瓦斯涌出量達(dá)1418m³（不包括期間正常瓦斯涌出量），冒落煤炭43t。瓦斯異常不但給工作面準(zhǔn)備期間掘進(jìn)帶來困難，更主要的是給工作面回采期間帶來了管理難度。

2采取的安全技術(shù)措施

2.1 抽放措施

因東一采區(qū)為全煤巷開拓布置，瓦斯抽放工作只能采取順層抽放。東103工作面掘進(jìn)800m左右時(shí)，制定了《東103工作面瓦斯防治補(bǔ)充措施》，確定了瓦斯掘前預(yù)抽，邊掘邊抽與長、短距離超前瓦斯釋放鉆孔相結(jié)合的綜合瓦斯防治措施。

（1）加大瓦斯抽放工作力度。主要采取巷道抽放，順煤層平行上、下向布孔和順層扇形層位重疊布孔聯(lián)網(wǎng)抽放，單孔流量0.022~0.045m³/min，抽放濃度36%~42%。瓦斯排放巷、回風(fēng)順槽每隔60m各施工1個(gè)鉆場，排放巷場布置9外鉆孔，其中向回風(fēng)順槽呈扇形均勻布置7個(gè)，向排放巷掘進(jìn)方向布置2個(gè),回風(fēng)順槽鉆場向運(yùn)輸順槽方向呈扇形均勻布置7個(gè)鉆孔，施工結(jié)束后及時(shí)連網(wǎng)抽放，以預(yù)抽掘進(jìn)面前方煤體瓦斯、釋放瓦斯壓力。為了達(dá)到掘進(jìn)工作面瓦斯抽放的效果，瓦斯排放巷至少有1個(gè)抽放鉆場超前于回風(fēng)順槽掘進(jìn)面，沿排放巷掘進(jìn)方向的鉆孔必須超前排放巷排進(jìn)面20m，回風(fēng)順糟至少有1個(gè)抽放鉆場超前于運(yùn)輸順槽掘進(jìn)面，瓦斯抽放鉆孔布置詳見圖1。



圖1 東103工作面瓦斯抽放鉆孔布置示意

（2）施工超前瓦斯釋放鉆孔。掘進(jìn)面施工長距離瓦斯釋放鉆孔孔徑不小于75mm，長度不小于60m，平行于巷道施工方向施工，鉆孔超前于掘進(jìn)工作面的距離不得小于3m，鉆孔應(yīng)控制到巷道斷面輪廓線外2m，鉆孔數(shù)量均為6個(gè)。長距離超前鉆孔的數(shù)量必須保證在4個(gè)以上，超前工作面安全距離不得少于20m，短距離超前鉆孔要保證每掘進(jìn)循環(huán)施工1次，即保證安全距離不小于2m。

（3）采取防突措施后，用WTC瓦斯突出參數(shù)儀進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)。

2.2 采用新型B型通風(fēng)方式

治理綜放面特大瓦斯涌出危害的根本措施首先是要抑制經(jīng)放面瓦斯涌出源的瓦斯涌出，減少工作面瓦斯涌出總量。在次要控制采空區(qū)及高頂瓦斯的運(yùn)移，通過排放巷排出，以降低工作面上隅角、高頂、支架尾部和回風(fēng)順槽瓦斯?jié)舛取Ｒ虼耍捎眯滦虰型通風(fēng)技術(shù)，進(jìn)行工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，達(dá)到降低工作面瓦斯?jié)舛鹊哪康摹Ｍ咚古欧畔锏淖饔檬桥懦霾煽諈^(qū)及高頂區(qū)高濃度瓦斯，B型通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷的作用是配入一定量的新鮮風(fēng)，來稀釋瓦斯排放出的高濃度瓦斯，確保總回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀蓿ぷ髅鍮型通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖2。



圖2 東103工作面巷道布置及構(gòu)造分布平面示意

3措施實(shí)施后的效果

“10.3”瓦斯異常現(xiàn)象發(fā)生后，我們嚴(yán)格地貫徹落實(shí)《大水頭礦井東103工作面掘進(jìn)后期防治煤與瓦斯突出措施》，經(jīng)過綜合治理，掘進(jìn)中煤爆聲減小，瓦斯異常現(xiàn)象消除，實(shí)現(xiàn)了安全快速掘進(jìn)，按期完成該工作面全部掘進(jìn)工程。