山西潞安集团古城煤矿建设管理处山西长治046100
摘要：为了从根本上解决综放工作面瓦斯及火灾威胁矿井安全生产的问题，通过从改变通风方式、优化抽采系统、强化现场管理等手段，对N1303综放工作面瓦斯防治进行了深入的研究和探索，并取得了显著的成效，为高瓦斯条件下综放工作面安全高效生产提供了重要的指导性意义。
关键词：高瓦斯；综放面；通风方式；抽采系统；瓦斯防治技术
一、概述
山西潞安集团古城煤矿，于2011年5月开工建设，设计能力800万t/a，N1303首先面已经安装完毕，目前正进行试采作业。矿井设计主采3#煤层，该煤层赋存于二叠系下统山西组地层中下部，为陆相湖泊沉积，煤层平均厚度6.0m。该矿自建井以来，矿井瓦斯等级鉴定结果均属高瓦斯矿井。煤尘有爆炸危险性，煤层属不易自然煤层。由于煤层瓦斯含量高，严重制约矿井生产能力的发挥，为了提高矿井生产能力，解决生产过程中瓦斯涌出量大，该矿在N1303综放工作面初采期间的瓦斯防治方面进行了深入的探索和研究，采取了一系统有效措施，收到了较好的效果。
二、N1303工作面情况
2.1工作面概况
N1303综放工作面位于北一盘区，为矿井首采工作面，周围未开采。工作面布置5条顺槽，分别为N1302回风顺槽、N1303胶带顺槽、N1303回风顺槽、N1305回风顺槽、N1303高抽巷。工作面顺槽沿东西翼大巷南北倾斜单翼布置，呈北高南低趋势。切眼走向长度302m，可采长度2150m，坡度3-15°，平均8°，煤层厚度6.32m。
2.2工作面地质条件
该工作面开采煤层为3#煤层，煤层平均煤厚6.32m，密度为1.39t/m3；煤层厚度较为稳定，含泥岩、炭质泥岩夹矸0-2层，平均厚度0.3m。煤层普氏系数f=1～3。煤层顶板为粗粒砂岩组成，厚度7.65m；煤层直接顶为砂质泥～粗粒砂岩组成，厚度为5.65m，普氏系数f=2～5；煤层直接底板为泥岩组成，厚度为3.25m，普氏系数f=2～5；老底为粉砂岩组成，厚度为7.00m。
三、工作面瓦斯综合防治管理措施
3.1通风管控措施
3.1.1优化通风方式
该综放工作面初采期间，初步设计为“单U+高抽巷”通风方式（见图3.1），即N1303胶带顺槽进风，N1303回风顺槽回风，并在靠N1303回风内侧40m处布置一条高们抽采巷，以解决上隅角瓦斯积聚问题。然而，经过初采期间实践，由于初采期间切眼瓦斯含量高，抽采时间短、效果差，工作面切眼配风量4500~5000m3/min左右时，上隅角、后溜处瓦斯浓度仍然达1.2%~1.4%左右，瓦斯问题极大的制约着工作面的安全生产。
针对工作面实际，结合其它矿井成功经验，对N1303首采面通风系统进行改进，工作面沿采空区采用柔模沿空留巷技术，形成“Y型+高抽”通风方式（见图3.2），即N1302回风顺槽、N1303胶带顺槽、N1303回风顺槽为进风，利用下一工作面的回风巷N1305回风进行回风，高抽巷位置不变。
3.1.2加强通风设施管理
1、全面改建临时设施为永久设施。由于试采初期受工期影响，工作面辅助切眼、N1305回风顺槽9#~10#之间为临时调节设施。为保证系统稳定，安排队组将临时设施全部改造成永久调节风门，既稳定系统，又方便运输。
2、加强工作面通风设施巡查维护。针对工作面瓦斯高的难题，没有可靠的通风设施，通风系统稳定无从谈起。因此，安排通风专业队组、业务部室及各级管理人员，形成24小时、全方位、全覆盖的立体交叉巡查网络，确保通风设施巡查到位，及时发现交处理影响系统稳定的隐患，确保了首采面通风系统的稳定可靠。
3、及时采空区密闭漏风进行封堵。针对采用“Y型+高抽巷”通风方式采空流场改变，工作面无回风隅角，但采空区漏风对高瓦斯矿井仍然具有一定的危险。结合其它矿井采用化学浆喷涂堵漏出现过火灾事故，因此我们考虑采用无机水泥对受采动影响密闭漏风进行封堵。受采动影响，水泥浆极易产生裂缝形成漏风。现场密闭配备喷浆材料和设备，出现裂缝随时喷浆堵漏风。通过这些手段，采空区漏风得到有效控制。
3.1.3加强通风系统管理
1、强化测风管理。为确保工作面系统稳定，通风部提高标准，要求技术人员每5天进行一次全面测风，发现风量变化，及时优化调整系统，保证首采面切眼在初采期间的风量在4500~5000m3/min之间，最大限提供通风保障。
2、建立通风系统立体巡查机制。通风部建立以部长到技术员、通风高度建立从队长到瓦斯员、通风队建立从队长至设施工的立体交叉巡查机制，及时发现并处理系统上存在的问题，确保首采面通风系统稳定可靠。
3.2工作面瓦斯抽采管理
N1303工作面采取分源立体抽采模式，瓦斯治理方式主要有：地面瓦斯抽采井预抽、本煤层预抽、采空区埋管抽采、高抽巷邻近层瓦斯抽采。
3.2.1地面钻井预抽
工作面圈定前3—5年，在工作面范围内提前施工7口（间距250米）瓦斯抽采井进行预抽，吨煤瓦斯含量平均降低2-3m3/t，为工作面掘进和回采创造有利条件。
3.2.2本煤层预抽
工作面顺层钻孔采用单排布置，钻孔水平间距为1.5m，孔长160m。钻孔通过顺槽内瓦斯抽采管路接至高负压抽采系统。钻孔布置方式主要有以下几种：
1、N1303胶顺采前预抽钻孔方位角50°、孔深160m、孔间距1.5m、孔径∅120mm、开口高度1.5m；
2、N1303回顺采前预抽钻孔方位角230°、孔深160m、孔间距1.5m、孔径∅120mm、开口高度1.5m；
3.3加强初采期间现场管理
3.3.1采前进行顶板预裂控制
在综采支架安装完成后，及时调整支架达到初撑力，以达到有效支撑作用，然后在顶板上间隔20m向不同角度施工4个预裂孔，孔深15~25m，在工作面推进前使用三级许用炸药进行顶板预裂爆破，使顶板岩石产行裂缝，确保了工作面在随后推进过程中及时跟进垮落，有效避免因老塘悬空造成瓦斯积聚。
3.3.2采前进行端尾切顶预裂
由于工作面采用柔性模板沿空留巷技术，形成“Y型”通风方式的关键在沿空留巷，沿空留巷通风断面的大小，直接关系到切眼风量的配备，因此，保证沿空通风断面就变得至关重要。为防止端尾顶板大面积悬空，造成瓦斯积聚；又因大面积顶板瞬间垮落所产生的巨大冲击力，极易造成柔模损坏，失去支撑效果，造成巷道变形严重，从而影响回风断面。针对这种情况，我们采取在沿空留巷侧，在巷帮靠实煤墙侧间距20m，斜向上施工3个切顶预裂孔，孔深26m，在工作面推进前进行放炮爆破预裂，确保端尾顶板及时跟进垮落。经过现场验证，施工顶板预裂炮段沿空留巷巷道变形量较小，保证沿空留巷的有效通风断面，为稳定通风系统起到了积极作用。
3.3.3综采面高顶及瓦斯管理
针对综采放顶煤开采工作面，受煤层结构及受力变化，回采过程中极易产生高顶，而高顶又极易积聚瓦斯，容易造成瓦斯事故。针对这一实际情况，要求综采面支架支撑力达到标准85%以上，顶板完整率85%以上，加强移架管理，防止高顶产生。一旦产生高顶后，现场跟机瓦斯员使用5米探仗及时测定高顶空间及瓦斯浓度，瓦斯浓度超过1%以上，由通风部、安全部安排专人到现场跟班进行处理，采用高压风管稀释，待瓦斯降至1%以下时方可恢复割煤作业。
四、结论
针对N1303首采综放工作面初采期间瓦斯涌出量很大，我们通过采用改进优化通风方式，强化现场通风及瓦斯管理，采用地面抽采井、采前预抽、高抽巷抽采和采空区埋管相结合的立体式抽采模式，实现了应抽尽抽，实现了高瓦斯变低瓦斯开采。工作面在回采的初期，瓦斯治理取得了良好的效果，保证了矿井的安全高效生产。为高瓦斯综放工作面初采期间瓦斯治理探索了一套成功的瓦斯防治经验，具有一定的推广价值。
作者简介：
龚大银，男，1981年1月，2007年毕业于太原理工大学安全工程专业，工程师，山西潞安集团古城煤矿建设管理处，山西省长治市，046000．