綜采工作面瓦斯治理方案設計研究

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1前言

云崗煤礦410盤區(qū)81003工作面為該盤區(qū)首采面，該工作面目前的煤層瓦斯含量相對較低，但該工作面開采強度大，人工放煤落煤多，在單位時間內附近煤巖層采動劇烈，并且處于煤層群開采，上下鄰近層數量較多，有一定突出危險。該礦410盤區(qū)81003工作面與已開采的81001工作面相鄰，相鄰盤區(qū)81001綜采面最大瓦斯涌出量8m3/min以上，該綜采面正常回采期間曾多次出現(xiàn)上隅角和回風巷瓦斯異常，對煤礦的安全生產帶來嚴重威脅。目前410盤區(qū)81003工作面處于準備階段，經實測，在進風順槽掘進期間，最大瓦斯涌出量為2.2m3/min；回風順槽掘進期間，最大瓦斯涌出量為2.5m3/min，并從已開掘的巷道瓦斯涌出量測定結果可知，瓦斯涌出大并較為復雜，針對這一特點和礦井生產現(xiàn)狀，提出煤礦瓦斯治理方法。

2工作面瓦斯來源

根據瓦斯實測和分析，81003綜采面的瓦斯主要來自12#煤層本身、采空區(qū)及附近煤巖層。其中，12＃煤層上部的9＃、10＃、11#煤層與下部14-2#、14-3#煤層由于受采動影響，處在低壓卸載區(qū)范圍內，各層涌出的瓦斯在通風壓力下向工作面涌出。依據對81001工作面瓦斯涌出量統(tǒng)計分析和12#煤層410盤區(qū)81003綜采面瓦斯涌出量結果，經實測和分析得出瓦斯來源比重。

3瓦斯抽放方案

根據云岡煤礦12＃煤層410盤區(qū)瓦斯涌出量統(tǒng)計數據、工作面的瓦斯涌出量預測以及工作面瓦斯來源分析結果，工作面絕對瓦斯涌出量可達17m3/min，其中工作面涌出的瓦斯量有48%來自本層的開采，有52%來自采空區(qū)及臨近層采空區(qū)瓦斯的涌出。由于12＃煤層自然瓦斯涌出衰減速率快，不適合瓦斯抽放，針對這個特點，主要采取對81003工作面采空區(qū)及相鄰煤巖層瓦斯抽放為主的瓦斯綜合治理措施。

3.1高位鉆孔瓦斯抽放

由于云岡煤礦是多煤層近距離開采，高位鉆孔抽放是提高鉆孔的開口高度和相對高度，自煤層向工作面前方及臨近煤巖層打鉆孔，對鉆孔進行一定時間預抽，使鉆孔控制范圍內的煤體瓦斯壓力和瓦斯含量降低到安全臨界值以下，再進行采煤工作，以實現(xiàn)安全、高效生產。具體操作過程如下：

（1）鉆眼方式及布置形式鉆眼方式采用區(qū)域性深鉆孔，在工作面回風巷內側向采空區(qū)方向呈扇形打深孔，鉆孔深度120m，5個深孔為一組，每組之間的鉆眼呈扇形布置，鉆眼終點距回風巷的距離約為60m，然后對鉆眼封孔，并加壓抽放采空區(qū)及周邊煤巖層瓦斯（高位鉆孔。

（2）鉆場施工在回風巷內側，向煤體方向每隔100m左右開掘一個鉆場，鉆場與煤壁面垂直布置，鉆場尺寸按長4m、寬3m、高2.5m，采用專門設備支護。各鉆孔參數見表3。

（3）封孔封孔材料采用聚氨脂，封孔段長度大于2m，封孔管采用Φ60mm的抗靜電塑料管，另一端用軟橡膠管連接礦井瓦斯抽放管上，排除礦井。

（4）抽放管路管理在81003綜采面的不斷推進，瓦斯抽放鉆眼逐漸縮短，位于采煤工作面煤壁附近的鉆孔處于卸載區(qū)，要進行卸壓抽放。因此，用于抽風的管路要不斷拆卸、密封。如果管路的拆卸與生產同時進行，勢必會相互干擾，為了不影響生產，采用超前綜采面一段距離拆除管路，一般靠近切眼約30m的鉆孔用軟膠管與抽放管尾端相連，抽放管尾端留出一段安設變徑三通的短管，另一端與軟管相連，隨著綜采面不斷推進，鉆眼逐漸縮短、廢除，但只需向前移動短管，始終保持短管在抽放管路的末端，便可以解決這一問題。

3.2內錯高位工藝巷采空區(qū)瓦斯抽放

對來源于采空區(qū)涌出瓦斯，采用工藝巷放頂回采，該巷道布置在工作面內側，巷道沿煤層頂板布置，當工作面瓦斯?jié)舛瘸迺r，該巷道可兼做瓦斯尾巷。利用通風壓力將采空區(qū)瓦斯沿著煤巖層的空隙排出采場，從而減小采空區(qū)瓦斯向工作面涌出量，對解決工作面瓦斯?jié)舛瘸抻幸欢◣椭?/p>

3.3上隅角插管瓦斯抽放

上隅角插管抽放方法可將抽放吸氣口伸入采空區(qū)內5～8m范圍內，在采空區(qū)內能有效地攔截采空區(qū)瓦斯漏風流攜帶瓦斯。徹底切斷采空區(qū)瓦斯向上隅角涌出瓦斯源，達到根治上隅角瓦斯超限目的。再者，上隅角插管抽放流量較大，抽放負壓能夠改變原采空區(qū)漏風流場的流動方向，能使工作面放煤涌出瓦斯在采空區(qū)漏風流場作用下，漏風流攜帶放煤涌出的瓦斯進入采空區(qū)，并通過抽放瓦斯管道在采空區(qū)內將放煤涌出的瓦斯抽出工作面，減少工作面放煤瓦斯涌出量。瓦斯抽放管道安設在回風順槽內，在抽放管道前端連接支管，支管的另一端與鋼絲骨架膠管相接，再將鋼絲骨架膠管的另一端插入綜采面上隅角各個抽放位置，這樣上隅角積聚的瓦斯實現(xiàn)了多方位、立體抽放，提高上隅角瓦斯抽放效果，降低綜采面瓦斯?jié)舛取?/p>

4結論

文章采用直接法對410盤區(qū)相關工作面瓦斯涌出量進行實測，通過實測數據和現(xiàn)場情況分析了工作面瓦斯的主要來源是已開采的12#煤層和采空區(qū)及鄰近采空區(qū)及圍巖涌出的瓦斯；并針對采煤工作面瓦斯、采空區(qū)及臨近層、上隅角等位置瓦斯積聚問題，提出了高位鉆孔瓦斯抽放、內錯高位工藝巷采空區(qū)瓦斯抽放、上隅角插管瓦斯抽放三種適合該礦條件的瓦斯抽放方案，為該礦瓦斯抽放體系提供一定理論依據。

作者：呂棟林 單位：太原理工大學礦業(yè)工程學院 大同煤炭技師學院