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切頂卸壓巷道采空區(qū)的瓦斯治理

文檔作者：那王峰文檔來源：山西晉煤集團沁秀公司岳城煤礦		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年10月05日
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上一篇：綜放面壓架事故及其防治技術(shù)

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總第2 0 4 期
2 0 2 0 年第4 期
機械管理開發(fā)
MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENT
Total 204
N o .4 ,2 0 2 0
實踐與應(yīng)用 D 0 1 :1 0 .1 6 5 2 5 /j.c n k i.c n l4 -1 1 3 4 /th .2 0 2 0 .0 4 .0 5 7
切頂卸壓巷道采空區(qū)的瓦斯治理
那王峰
(山西晉煤集團沁秀公司岳城煤礦， 山西晉城0 4 8 0 0 6 )
摘要：針對工作面切頂期間工作面上隅角瓦斯異常問題，提出了本煤層鉆孔抽采、頂板高位鉆孔抽采、采空
區(qū)埋管抽采三位一體的綜合治理措施和施工頂板傾向鉆孔、調(diào)整局扇通風(fēng)方式等切頂應(yīng)急措施。實踐表明：切
頂后工作面上隅角平均瓦斯?jié)舛? . 3 7 % , 工作面支架間平均瓦斯?jié)舛? . 2 6 % , 回風(fēng)流平均瓦斯農(nóng)度0 . 3 3 % , 采空
區(qū)瓦斯抽采率由3 . 4 % * 高到7.8 % , 有效減少了從采空區(qū)運移到上隅角的瓦斯量，實現(xiàn)礦井安全回采。
關(guān)鍵詞：切頂卸壓采空區(qū)瓦斯治理
中圖分類號:TD713+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號：1003-773X( 2020 >04-0130-03
引言
切頂卸壓是何滿朝院士提出并得到廣泛應(yīng)用的
一項新型技術(shù)，該技術(shù)通過切斷采空區(qū)頂板來切斷
應(yīng)力傳遞路徑，減少采空區(qū)側(cè)煤體受到回采動壓的
影響。當(dāng)工作面超前切頂時，極易造成采空區(qū)瓦斯涌
出引發(fā)瓦斯異常事故，對礦井瓦斯防治工作十分不
利。以岳城礦9 7 3 0 7工作面為例，該工作面切頂時就
多次發(fā)生上隅角瓦斯積聚，因此非常有必要對切頂
條件下的瓦斯賦存及治理情況進(jìn)行研究，杜絕回采
期間瓦斯異常事故[1]。
1 現(xiàn)場概況
9 7 3 0 7回采工作面位于岳城煤礦一盤區(qū)，東為
9 7 3 0 8工作面(正在布置）、南為礦界、西為9 7 3 0 6工
作面(正在回采）、北為九七盤區(qū)大巷;上部為小煤窯
3 號煤采空區(qū);下部為1 5 號煤（尚未開采）。地面標(biāo)
高為7 3 0 ~ 8 3 0 m,蓋山厚度為1 8 0 ~ 2 9 0 m。工作面
走向長為1350丨n,傾向長為180m,面積為243000m2;
煤層總厚度為0.98 ~ 1.87 m, 平均厚度為1.5 m,煤
層賦存穩(wěn)定，全部可采。煤層走向SE160。，傾向
SW250。，傾角2° ~ 8 ° 、平均為3° ;工作面采用
“一面兩巷”的布置形式，如圖1 所示。
9 7 2 1 4巷采用切頂卸壓沿空留巷后，已從采空區(qū)
9 7 3 0 6綜采工作面
圖1 9 7 3 0 7 工作面布置圖
收稿日期：2 0 2 0 - 0 3 - 0 2
作者簡介:邢王峰( 1 9 8 9— )，男，畢業(yè)于重慶大學(xué)通風(fēng)安全專業(yè),
助理工程師，主要從事多煤層瓦斯抽采工作。
向外采用塑料網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)、風(fēng)筒布和U 型鋼可伸縮支
架進(jìn)行擋矸和堵漏，各工序在拉架前施工完畢。但在
順槽巷道超前切頂時，該上隅角多次發(fā)生瓦斯積聚，
上隅角平均瓦斯?jié)舛葹? . 4 2 % , 工作面切頂線20 m
范圍內(nèi)平均瓦斯?jié)舛葹?.35%,同時現(xiàn)場采空區(qū)還存
在漏風(fēng)面積大、漏風(fēng)通道多等問題。因此，非常有必要
對切頂工作面瓦斯進(jìn)行治理，保證安全高效回采[2]。
2 瓦斯治理措施
9 7 3 0 7工作面采用本煤層鉆孔、頂板高位鉆孔、
采空區(qū)埋管進(jìn)行瓦斯抽采。
2 . 1 工作面管路的布置
9 7 2 1 4巷安裝一■趟0355 mm瓦斯抽采管路，從
9 7102巷低濃度干管引出，經(jīng)2 座風(fēng)橋和回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷
進(jìn)人9 7 2 1 4巷，長度1 330 m，輔助進(jìn)風(fēng)巷的抽采管
路服務(wù)頂板高位鉆孔和本煤層鉆孔瓦斯抽采，后經(jīng)7
號橫川進(jìn)入9 7 2 1 5回風(fēng)巷。每個鉆場口安裝一個
?D355/11 0 三個嘴和0 3 5 0 蝶閥。
9 7 2 1 5巷安裝一趟0457 mm瓦斯抽采管路，從
9 7 1 0 2巷臨時泵站系統(tǒng)上引出一趟0457 mm抽放
管，經(jīng)2 座風(fēng)橋和回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷進(jìn)入9 7 2 1 5巷，長度
1 330 m，服務(wù)9 7 3 0 7工作面采空區(qū)埋管瓦斯抽采。
每個橫川口安裝一個<1457正三通和0 4 5 0 蝶閥氣
2 . 2 本煤層鉆孔的設(shè)計
在9 7 2 1 4巷垂直煤壁施工平行鉆孔，從距離切
眼10 m 處開始至停采線，設(shè)計孔間距5 ±0.5 m ,設(shè)
計傾角2° (可根據(jù)實際情況調(diào)整），設(shè)計孔徑94
mm,設(shè)計長度不低于140 m,設(shè)計方位角1 3 3 ° ，如
果鉆孔施工長度達(dá)不到140 m，需在該鉆孔附近進(jìn)
行補孔。鉆孔封堵均采用“兩堵一注”水泥注漿工
藝，封孔深度不小于8 m，封孔段長度不小于6 m。
設(shè)計本煤層鉆孔2 4 6個，進(jìn)尺34 440 m。本煤層鉆
孔采用D50P E 管連接，一組連接鉆孔不得大于15
個鉆孔。
2 0 2 0 年第4 期邢王峰:切頂卸壓巷道采空區(qū)的瓦斯治理? 131 ?
2 . 3 頂板高位鉆孔的設(shè)計
在97214巷設(shè)計施工2 5 個鉆場，第一鉆場距1
號橫川8.6 m，第二個鉆場距離第一個鉆場間距為25
m,其余鉆場間距均為5 0 m,2 5 鉆場距離起眼8〇m 。鉆
場為直角梯形，規(guī)格為上邊3 m,底邊6 m,深3 m,高
度與巷道高度一致。從鉆場向工作面上隅角方向打
扇形頂板穿層鉆孔，分上下兩層共1 4 個鉆孔，下層
鉆孔開孔高度1.5 m, 上下層間距0.5 m，鉆孔直徑
113 mm;根據(jù)以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定頂板高位鉆孔夾角與
傾角。采用注漿封孔，封孔長度不小于4.5 m。
在礦方設(shè)計高位鉆孔的基礎(chǔ)上，在97215巷增
補設(shè)計3 個鉆孔,鉆孔開孔位置位于巷道下幫頂板。
距切眼100 m 處施工測試鉆孔，鉆孔沿巷道走向每
隔2 m 往外布置, 3個為一組，高位抽采鉆孔終孔位
置距巷幫平距20 m、距煤層頂板垂距25 m。鉆孔施
工的仰角為2 7 . 5 °，方位角為9 0 ° ，孔深為5 1m。鉆
孔水平投影圖如圖2 所示。
圖2 增補頂板傾向鉆孔示意圖
2 . 4 采空區(qū)埋管的設(shè)計
為了確保抽采效果，對預(yù)埋管抽采管口進(jìn)行控
制，三種控制方式的對比如表1 所示。
表1 采空區(qū)瓦斯抽采控制方式對比
根據(jù)9 7 3 0 7工作面周圍巷道布置及該采面現(xiàn)有
瓦斯抽采管路布置形式，采用遠(yuǎn)控氣動蝶閥進(jìn)行抽
放，隨著回采工作面的移動，每50 m 設(shè)定一個位置,
在采煤時就在支架后方進(jìn)行埋管，為了減少采空區(qū)
漏風(fēng)和提高抽采效果，預(yù)備在采空區(qū)容易漏風(fēng)區(qū)進(jìn)
行密閉，密閉位置距抽采管口 5 m 左右，密閉的間距
為25 m。為了提高抽采效果，預(yù)埋管路應(yīng)做到四防
(防水、防堵、防爆、防砸）,抽采管口用木垛保護(hù)，以
使抽采管路處于可靠的工作狀態(tài)。
9 7 3 0 7工作面采空區(qū)埋管計劃將9 7 2 1 5巷
D4 5 7 管，通過橫川引出至9 7 2 1 4巷埋設(shè)在擋矸堵漏
墻上，間距為250 m, 其次在擋奸堵漏墻上每10 m
埋設(shè)一趟D100P E 管。D450P E 管用（長x 寬x 高)
1 200 mm X 500 mm X 2 400 mm的磚墻固定，埋設(shè)
D4 5 7 抽放管時工作面需停止生產(chǎn)，將D450P E 管用
磚墻固定后方可繼續(xù)生產(chǎn);D110P E 管用鐵絲固定在
“U”型鋼，如圖3 所示。
從D4 5 7管路上引出一趟D3 5 5不銹鋼管，每50 m
安裝一個D355/11 0 五通與D11 0 管路連接抽采采空
區(qū)瓦斯，防止密閉瓦斯涌出，如圖4 所示。
圖4 D 3 5 5 管路安裝示意圖
3 停止沿空留巷試驗的應(yīng)急措施
1)施工頂板傾向鉆孔。當(dāng)9 7 2 1 4巷頂板高位鉆
孔因切頂影響抽采效果不佳，采空區(qū)瓦斯影響工作
面正常生產(chǎn)時，計劃在9 7 2 1 5巷向9 7 3 0 7采空區(qū)施
工頂板傾向鉆孔，孔間距5 m,孔徑113 mm,鉆孔設(shè)
計傾角28° ,設(shè)計長度65 m(不返水為止)。
對比項目控制方式1
控制方式2
遠(yuǎn)控氣動蝶閥遠(yuǎn)控氣動膠囊
控制方式
采用普通手動蝶閥
在采空區(qū)外面對瓦
斯抽采頭進(jìn)行調(diào)節(jié)
氣動蝶閥安裝在瓦
斯抽采頭上，通過安
裝在管路內(nèi)部的軟
膠管，在采空區(qū)外面
對瓦斯抽采頭進(jìn)行
調(diào)節(jié)
氣動膠囊安裝在
瓦斯抽采頭上，通
過安裝在管路內(nèi)
部的軟膠管，在采
空區(qū)外面對瓦斯
抽采頭進(jìn)行調(diào)節(jié)
成本
閥門價格40 0 ~ 600
元，相對較低，但增^
加了管路的費用
閥門價格少150 ram
為 2 40 0 元, 0 2 0 0
m m 為3 2 0 0 兀，相
對節(jié)省了管路費用
初步估算氣動膠
囊的價格為300
元，相對節(jié)省了管
路費用
優(yōu)點
控制方式簡單、可
靠
能夠根據(jù)實際情況
對瓦斯抽采口進(jìn)行
調(diào)節(jié)
能夠根據(jù)實際情
況對瓦斯抽采口
進(jìn)行調(diào)節(jié)
缺點
不能根據(jù)實際情況
對瓦斯抽采口進(jìn)行
調(diào)節(jié)，管材耗量大
對施工工藝質(zhì)量要
求較髙
對施工工藝質(zhì)量
要求較髙
? 132- 機械管理幵發(fā)
jxglkfhjb@126.com 第3 5 卷
2) 增強采空區(qū)瓦斯抽采。因9 7307工作面采空
區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，瓦斯偏高，采空區(qū)瓦斯影響工作面正常
生產(chǎn)時，計劃將9 7 2 1 5巷采空區(qū)埋管更換為D559
或D6 1 0 不銹鋼管，以增大采空區(qū)埋管抽放量，降低
采空區(qū)瓦斯涌出量。
3 ) 最終因瓦斯或其他原因停止試驗時，將97215
巷與9 7 2 1 4巷開路橫川封閉。9 7 3 0 7調(diào)整為“U”型通
風(fēng)方式,97215巷調(diào)整為局部通風(fēng)機通風(fēng)或全風(fēng)壓
通風(fēng)。在通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整的過程中要注意風(fēng)壓的變化
和調(diào)節(jié)，防止風(fēng)壓變化幅度過大，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯異
常涌出。
4 現(xiàn)場試驗及效果
現(xiàn)場工作面超前切頂期間，對工作面瓦斯情況
進(jìn)行監(jiān)測,測得上隅角平均瓦斯?jié)舛葹? . 3 7 %，工作
面支架間平均瓦斯?jié)舛葹? . 2 6 % , 回風(fēng)流平均瓦斯
濃度為0 . 3 3 % , 采空區(qū)瓦斯抽采率由3.4%提高到
7 . 8 % , 說明加大本煤層抽采和頂板高位鉆孔抽采及
采空區(qū)埋管能夠降低煤層瓦斯含量和瓦斯涌出量，
有效減少了從采空區(qū)運移到上隅角的瓦斯量，使大
部分瓦斯隨工作面回采進(jìn)入深部穩(wěn)定區(qū)，保證了工
作面的安全回采。
參考文獻(xiàn)
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炭科學(xué)技術(shù), 2 0 1 6 ( 1 2 ) : % - 101.
[ 2 ] 王永安,任智敏.古漢山礦定向預(yù)裂爆破切頂卸壓沿空留巷技
術(shù)[J ].煤炭科學(xué)技術(shù), 2 0 1 8(10): 130-134.
[ 3 ] 田志勇. 切頂卸壓沿空留巷技術(shù)研究及應(yīng)用研究[J ].西部探礦
工程, 2 0 1 8(12): 167-169.
( 編輯：王瑾）
Gas Control in Goaf of Cutting Top Pressure Relief Roadway
Xing Wangfeng
(Yuecheng Coal Mine, Qinxiu Company, Shanxi Jincheng Coal Group, Jincheng Shanxi
048006)
Abstract： In v i e w of the a b n o r m a l gas p r o b l e m in the u p p e r c o m e r of the w o r k i n g face d u r i n g the w o r k i n g face cutting
roof, this p a p e r puts forward the c o m p r e h e n s i v e treatment m e a s u r e s of drilling drainage in this coal s e a m , high roof
drilling drainage, b u r i e d pi p e d rainage in goaf, a n d the e m e r g e n c y m e a s u r e s of roof cutting, s u c h as inclined drilling in
construction roof, adjusting local fan ventilation m o d e a n d so on. T h e practice s h o w s that the a v e rage gas concentration
in the u p p e r c orner of the w o r k i n g face is 0 . 3 7 % , the average gas concentration b e t w e e n the w o r k i n g face supports is
0 . 2 6 % , the a v e rage gas concentration in the return air flow is 0 . 3 3 % , a n d the g as drainage rate in the goaf is increased
fro m 3 . 4 % to 7 . 8 % .
Key words: cutting top pressure relief; goaf; gas control
( 上接第i 2 〇頁）
2 0 1 8 ( 5 ) : 116-117. 世界, 2 016(8): 156; 158.
[ 6 ] 高瑤,王美寶.礦用高低壓配電裝置失壓延時保護(hù)研究[J ].電子 丨編王謹(jǐn)）
Research on Technical Transformation of High-voltage Vacuum
Power Distribution Device of Electromechanical Equipment in
Coal Mine
Zhao Pengyun
(Shanxi Lanhua Kechuang Yuxi Coal Mine Co., Ltd., Jincheng Shanxi 048000)
Abstract： B a s e d o n the analysis of the p r o b l e m s e x p o s e d d u r i n g the operation of a high-voltage distribution unit in a
coal m i n e at the present stage, the r e m o t e monitoring a n d operating s y s t e m is built. T h e r e f o r m e d high voltage v a c u u m
distribution d e vice of electromechanical e q u i p m e n t ensures the reliability of various protection actions, realizes r e m o t e
operation, avoids m a n u a l duty, a n d i m p r o v e s the digital level of coal m i n e electricity c o n s u m p t i o n a n d the safety of coal
m i n e u n d e r g r o u n d electricity c o n s u m p t i o n .
Key words： u n d e r g r o u n d coal m i n e ; electromechanical equipment; high voltage v a c u u m ; p o w e r distribution device

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