綜采工作面瓦斯治理方案設(shè)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(qiáng)度大，人工放煤落煤多，在單位時間內(nèi)附近煤巖層采動劇烈，并且處于煤層群開采，上下鄰近層數(shù)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?；夭善陂g曾多次出現(xiàn)上隅角和回風(fēng)巷瓦斯異常，對煤礦的安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅。目前410盤區(qū)81003工作面處于準(zhǔn)備階段，經(jīng)實測，在進(jìn)風(fēng)順槽掘進(jìn)期間，最大瓦斯涌出量為2.2m3/min；回風(fēng)順槽掘進(jìn)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(jié)果可知，瓦斯涌出大并較為復(fù)雜，針對這一特點和礦井生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出煤礦瓦斯治理方法。
2工作面瓦斯來源
根據(jù)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(nèi)，各層涌出的瓦斯在通風(fēng)壓力下向工作面涌出。依據(jù)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(jié)果，經(jīng)實測和分析得出瓦斯來源比重。
3瓦斯抽放方案
根據(jù)云岡煤礦12＃煤層410盤區(qū)瓦斯涌出量統(tǒng)計數(shù)據(jù)、工作面的瓦斯涌出量預(yù)測以及工作面瓦斯來源分析結(jié)果，工作面絕對瓦斯涌出量可達(dá)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(jìn)行一定時間預(yù)抽，使鉆孔控制范圍內(nèi)的煤體瓦斯壓力和瓦斯含量降低到安全臨界值以下，再進(jìn)行采煤工作，以實現(xiàn)安全、高效生產(chǎn)。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(fēng)巷內(nèi)側(cè)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(fēng)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(fēng)巷內(nèi)側(cè)，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(shè)備支護(hù)。各鉆孔參數(shù)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(jìn)，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(jìn)行卸壓抽放。因此，用于抽風(fēng)的管路要不斷拆卸、密封。如果管路的拆卸與生產(chǎn)同時進(jìn)行，勢必會相互干擾，為了不影響生產(chǎn)，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(shè)變徑三通的短管，另一端與軟管相連，隨著綜采面不斷推進(jìn)，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(nèi)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(nèi)側(cè)，巷道沿煤層頂板布置，當(dāng)工作面瓦斯?jié)舛瘸迺r，該巷道可兼做瓦斯尾巷。利用通風(fēng)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(nèi)5～8m范圍內(nèi)，在采空區(qū)內(nèi)能有效地攔截采空區(qū)瓦斯漏風(fēng)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(dá)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(fù)壓能夠改變原采空區(qū)漏風(fēng)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(fēng)流場作用下，漏風(fēng)流攜帶放煤涌出的瓦斯進(jìn)入采空區(qū)，并通過抽放瓦斯管道在采空區(qū)內(nèi)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(shè)在回風(fēng)順槽內(nèi)，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(jié)論
文章采用直接法對410盤區(qū)相關(guān)工作面瓦斯涌出量進(jìn)行實測，通過實測數(shù)據(jù)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(nèi)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(jù)。
作者：呂棟林 單位：太原理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 大同煤炭技師學(xué)院