1 概況

邢臺(tái)礦采用中央豎井階段平巷、采區(qū)石門(mén)開(kāi)拓方式。礦井通風(fēng)方式為混合式，即：東翼和二采區(qū)是中央并列式；西翼其他區(qū)為對(duì)角式。204工作面為一個(gè)瓦斯涌出異常且由203共和面跨二采區(qū)回風(fēng)巷開(kāi)采進(jìn)入三采區(qū)的綜采工作面（見(jiàn)圖1）。

　　

圖1 204工作面巷道布置示意圖

2 瓦斯來(lái)源分析

采煤工作面瓦斯來(lái)源主要有3個(gè)方面：

（1）煤體賦存瓦斯釋放；

（2）煤層頂、底板瓦斯析出；

（3）采空區(qū)瓦斯涌出。

瓦斯來(lái)源不同，治理技術(shù)也有相應(yīng)的側(cè)重。由圖1知，204工作面采空區(qū)與二采區(qū)回風(fēng)巷相連，使得跨巷回采后的采空區(qū)處于中央風(fēng)井與西風(fēng)井共同作用之下，采空區(qū)漏風(fēng)情況非常復(fù)雜且難以杜絕。204工作面回采初期瓦斯絕對(duì)涌出量相對(duì)較小，僅有4.2m3/min。近期，受漏風(fēng)、斷層等諸多因素影響，瓦斯絕對(duì)涌出量曾高達(dá)16 m3/min，致使上隅角和回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯嚴(yán)重超限，直接威脅著工作面的安全生產(chǎn)。

為了搞清204工作面瓦斯來(lái)源，首先，對(duì)204工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)量定時(shí)測(cè)量；其次，對(duì)沿途通風(fēng)設(shè)施開(kāi)啟情況和上隅角氣體變化進(jìn)行調(diào)查；最后，將數(shù)據(jù)繪制成圖2和圖3。

　　

圖2 瓦斯涌出量與工作面風(fēng)量變化曲線

　　

圖3 設(shè)施開(kāi)啟與上隅角氣體變化曲線

由圖2知；204綜采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量隨回采工序變化不大，有時(shí)出現(xiàn)隨風(fēng)量增加瓦斯絕對(duì)涌出量反而上升的現(xiàn)象。曲線的反彈現(xiàn)象說(shuō)明煤體本身賦存的瓦斯以及斷層出現(xiàn)均不是瓦斯涌出異常的主要因素。

由圖3知：當(dāng)－450m東大巷風(fēng)門(mén)（圖1中的1 #、4 #、5 #風(fēng)門(mén)）頻繁開(kāi)啟時(shí)，204工作面上隅角瓦斯?jié)舛燃眲∩仙４爽F(xiàn)象表明，－450m東大巷風(fēng)門(mén)開(kāi)啟時(shí)，二采區(qū)風(fēng)量增加、風(fēng)壓增大，迫使跨后采空區(qū)高濃度瓦斯向204工作面移動(dòng)。

3 瓦斯治理技術(shù)措施

3.1 調(diào)整系統(tǒng)引導(dǎo)瓦斯

綜上分析：204共作面瓦斯異常主要原因是跨后采空區(qū)高濃度瓦斯向204工作面運(yùn)移的結(jié)果。由圖1分析知：跨后采空區(qū)屬于角聯(lián)風(fēng)路。其漏風(fēng)方向有三種情況：①高濃度瓦斯流向204工作面空間；②引入二采區(qū)回風(fēng)巷；③靜止不動(dòng)。

跨后采空區(qū)漏風(fēng)靜止不動(dòng)的情況受通風(fēng)設(shè)備影響很難實(shí)現(xiàn)，而將高濃度瓦斯引入二采區(qū)回風(fēng)巷的方案解決204工作面瓦斯問(wèn)題容易實(shí)現(xiàn)。首先摘除二采區(qū)回風(fēng)巷風(fēng)門(mén)（2 #風(fēng)門(mén)），其次再縮小－450m東巷口調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)（1#風(fēng)門(mén)）風(fēng)窗，控制二采區(qū)總進(jìn)風(fēng)量，調(diào)節(jié)二采區(qū)風(fēng)壓，使跨后采空區(qū)高濃度瓦斯向二采區(qū)回風(fēng)巷緩慢運(yùn)移；其次，利用二采區(qū)風(fēng)量稀釋涌出的高濃度瓦斯。

通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整之后，相當(dāng)于204工作面補(bǔ)加一條可控瓦斯排放巷。一方面，保證二采區(qū)正常生產(chǎn)；另一方面，使204工作面瓦斯得到有效治理。

3.2 增加綜采工作風(fēng)量
（1）拆除設(shè)施疏通風(fēng)路。由公式H=RQ2和R=αLU/S2知：風(fēng)壓H不變時(shí)，減小風(fēng)阻R，可以提高風(fēng)量Q。而減小風(fēng)阻R的最好方法是擴(kuò)大通風(fēng)斷面S。為此，拆除廢舊通風(fēng)設(shè)施，增大了通風(fēng)斷面，減小了通風(fēng)阻力，使204綜采工作面風(fēng)量增加近100 m3/min。

（2）合理壓縮其它地點(diǎn)用風(fēng)。臨時(shí)封閉600采區(qū)和0采區(qū)，節(jié)約風(fēng)量近400 m3/min，隨著7713工作面回采結(jié)束，縮減七采區(qū)風(fēng)量300 m3/min，其他各處壓縮風(fēng)量150 m3/min，使得204綜采工作面風(fēng)量將增加175 m3/min，最終使204綜采工作面有效風(fēng)量達(dá)到1 000 m3/min，保證了安全生產(chǎn)。

3.3 上隅角瓦斯治理

瓦斯向工作面上隅角運(yùn)移過(guò)程中，隨著液壓支架架后漏風(fēng)風(fēng)速的降低邊運(yùn)移邊上浮，當(dāng)上隅角存在渦流時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)瓦斯積聚。通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整后，跨后采空區(qū)瓦斯對(duì)204工作面生產(chǎn)的影響減小，而上隅角瓦斯積存問(wèn)題則顯得較突出。

針對(duì)瓦斯運(yùn)移規(guī)律采取以下措施進(jìn)行治理：①在進(jìn)風(fēng)隅角設(shè)立風(fēng)帳或臨時(shí)密閉，避免風(fēng)流直射采空區(qū)，從而減少采空區(qū)漏風(fēng)；②安設(shè)專(zhuān)用風(fēng)機(jī)處理上隅角渦流區(qū)高濃度瓦斯；③剪切頂錨桿，使頂板及時(shí)冒落，縮短懸頂距離；④臨時(shí)密閉，減小瓦斯積存空間。

　　3.4 治理效果

通過(guò)綜合治理，效果顯著204工作面回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺３衷?.4％～0.6％之間；二采區(qū)回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.6％左右；204工作面上隅角瓦斯?jié)舛仍?％以下。

4結(jié)論

（1）工作面瓦斯涌出中采空區(qū)瓦斯占主要地位時(shí)，單憑提高工作面有效風(fēng)量，效果不明顯，要以控制源頭為主。進(jìn)行綜合治理。

（2）204工作面采用跨巷回采設(shè)計(jì)，采空區(qū)漏風(fēng)難以杜絕，不僅給瓦斯治理帶來(lái)很大因難，而且對(duì)采空區(qū)防滅火極為不利。建議在低瓦斯礦井的瓦斯異常區(qū)域內(nèi)設(shè)計(jì)綜采工作面時(shí)，盡量避免跨采布置。

（3）井下采用“均壓技術(shù)”治理瓦斯時(shí)，如時(shí)均壓至“零點(diǎn)”非常困難且極易打破平衡，甚至出現(xiàn)高濃度氣體異常涌出等事故，應(yīng)形成一條穩(wěn)定的、可控的漏風(fēng)路線。