邊抽邊掘抽放技術在高瓦斯綜掘工作面掘進中的應用

摘要：在煤礦開采中，瓦斯災害一直是威脅煤礦安全生產的主要災害之一。本文針對堿場煤礦隨著礦井向采區深部發展掘進瓦斯涌出量不斷增大，造成3228綜掘工作面回風流瓦斯經常出現超限現象，嚴重威脅安全生產的情況，研究了在綜掘工作面進行邊抽邊掘治理瓦斯的措施，進行了邊抽邊掘本煤層抽放鉆孔布置和參數詳細設計。實踐證明，通過該技術的現場應用，有效地提高了綜掘工作面掘進進度，確保了安全生產，取得了顯著經濟效益和社會效益。

關鍵詞：煤礦 瓦斯 抽采技術

0 引言

國家煤礦安全監察局先后提出了“先抽后采、監測監控、以風定產”十二字方針和“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”十六字工作體系，均把瓦斯抽采放在十分突出和重要的位置，由此可見，抽采瓦斯是解決煤礦瓦斯問題最重要、最有效的途徑[1]。

沈煤礦業集團從2006年開始對堿場煤礦進行瓦斯抽采實驗，經過前后幾年的研究，總結了適合堿場煤礦的瓦斯抽采方法，邊掘邊抽技術降低了掘進工作面瓦斯濃度，減少了因瓦斯超限引發的事故率，提高了綜掘工作面掘進速度，對于改善礦井安全狀況，提高綜掘進尺能力具有十分重要的意義。

1 概況

1.1 礦井概況 雞西市堿場煤礦位于黑龍江省雞西市梨樹區，行政隸屬梨樹區管轄，東北距梨樹區約6km。地理坐標：東經130°36′～130°41′，北緯45°04′～45°07′。井田面積為17.17km2。東采區西以F1號斷層為界，依次排列有F01、F02、F03、F04斷層，東以F04斷層為界；北部境界以各煤層露頭為界；南部境界至F05；開采2#下、5#煤層，開采深部標高為-350m。東西長3 km，南北寬0.8 km，面積為2.4km2。

1.2 開拓方式、煤層情況及礦井通風 堿場煤礦是一座年產量100萬噸的礦井，斜井開拓采煤方法：走向長臂后退式，在礦井二水平開采，開采煤層為2#下一個煤層，煤層厚度為1.6-2米，煤層傾角為9-10度，頂板管理為全部垮落法，采煤方法為綜采，掘進方式為綜掘，通風方法為抽出式，礦井總風量為5448m3/min，煤層瓦斯壓力為1.5-4Mpa，煤層瓦斯含量為5-11m3/t，煤層透氣性系數為0.516-1.528m2/(Mpa2.d)，采掘工作面瓦斯治理采取“一面一策”、“一礦一策”。回采工作面通風Y型通風。

1.3 問題的提出 堿場煤礦東采區現有3個綜掘工作面，其中3228運順綜掘工作面瓦斯涌出量大。3228運順綜掘工作面使用綜掘機EBZ200D型掘進機。

3228運順綜掘工作面由于在采區的邊界位置采區的深部，瓦斯涌出量較大平均絕對涌出量為5.16m3/min，綜掘工作面初期主要采取局部通風排放瓦斯，開始掘進時設置一套30×2KW對旋風機，回風流瓦斯經常超過1%以上，后來又增加一套15×2KW對旋風機，工作面風量為430m3/min，一個月內瓦斯頻繁超限，嚴重威脅安全生產，月進尺僅為230m，影響了回采工作面正常接續。為此需要解決瓦斯超限影響綜掘機掘進進度問題，同時又能夠保證安全生產。

2 邊抽邊掘技術應用

針對3228運順綜掘工作面的具體問題，分析3228運順綜掘工作面瓦斯來源：一是綜掘機在割煤時瓦斯大量涌出；二是巷道煤層不間斷涌出。為此在公司通風處指導下，3228運順綜掘工作面采取了在掘進工作面后向綜掘工作面的煤層方向打順向鉆孔，打完鉆孔后立即進行封孔進行抽放。抽放后回風流瓦斯得到了控制，收到了較好的效果，取得了明顯的經濟效益與社會效益。

2.1 技術原理 通過在綜掘工作面后方打鉆，抽放本煤層，抽放鉆孔盡可能緊跟綜掘工作面，減少了瓦斯向回風流中涌出，使一部分瓦斯由抽放管路抽放，達到安全抽放的目的。減少了風排瓦斯量，回風流經抽放后瓦斯下降到0.9%以下，即提高綜掘工作面掘進進尺速度，又保證了礦井安全生產。

2.2 技術應用

2.2.1 邊抽邊掘本煤層鉆孔抽放及技術參數確定。根據《礦井瓦斯抽放管理規范》和《礦井抽采達標實施細則》及有關瓦斯抽放細則，結合堿場煤礦綜掘工作面具體情況，根據以往抽放實踐經驗，堿場煤礦瓦斯有效抽放半徑為3m，煤層賦存情況確定為鉆孔間距為3m，鉆孔深度為50-80m，鉆孔傾角為平均煤層傾角，封孔采用聚氨酯封孔，封孔深度不低于5m，鉆孔直徑為75mm，3228運順綜掘運順工作面設計長度為1350m，設計鉆孔450個。考慮抽放效果鉆孔必須緊跟工作面不得遠于30米。鉆機使用SGZL-3B型或ZYJ269/168型，為了保證打鉆進度，安排每班兩伙打鉆同時作業。如圖1所示。

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圖1 瓦斯抽放鉆孔布置示意圖

2.2.2 瓦斯抽放。利用地面CBF-610型抽放泵進行抽放，抽放管路為主干管為525mm，主干管路長度為3000米，支管管徑為325mm，支管長度為4500米，在管路低點處設置多處自動放水器。在掘進工作面入口處設置孔板流量計，每個鉆孔測定單孔濃度個別設置孔板流量計移動測定單孔瓦斯流量。打完一個孔，封一個孔，抽一個孔，每天由專人進行抽放各種參數測定。

3 效果分析

2012年5月20日-2012年7月20日3228運順綜掘工作面進尺720m，平均月進尺360m，比抽放前每月提高了130m。每月創造直接經濟效益39萬元。

打鉆孔290個鉆孔，月打鉆140個。單孔濃度為50%-60%，單孔純流量為0.12-0.28m3/min，掘進工作面抽放管路各個抽放鉆孔匯合處抽放瓦斯濃度為10-13%，純流量2.4-3.6m3/min。

打鉆一個月后將15×2KW對旋風機停止運行觀察抽放效果，風量減少210m3/min，工作面風量為230 m3/min，回風流瓦斯不超限。15×2KW對旋風機停止運轉后每月至少節電21600度，每月至少節約1.2萬元。3228綜掘工作面風排瓦斯為2.07m3/min，抽放瓦斯平均為3 m3/min，抽放率為50%以上。

查閱瓦斯監控系統記錄：3228綜掘工作面回風流中瓦斯濃度為0.8%-0.9%，工作面瓦斯濃度0.3-0.5%，提取監測監控系統記錄曲線沒有發現瓦斯超限現象。

4 結論

①3228綜掘工作面邊抽邊掘實踐證明：提高采取綜掘工作面邊抽邊掘技術后既解決了綜掘工作面回風流瓦斯超限問題，提高了綜掘進度，又可以提前釋放回采工作面的瓦斯含量為今后回采工作面瓦斯治理工作打下了基礎。

②綜掘工作面邊抽邊掘技術關鍵必須保證瓦斯抽放鉆孔的深度和鉆孔距工作面距離，深度不足和距離遠均不能保證良好的抽放效果。

③為了提高抽放效果，封孔質量一定要提高，確保封孔深度不少于5米，封孔材料使用聚氨酯。

④對于含水巖（煤）層要加強抽放管路放水工作，安設自動放水器。

參考文獻：

[1]譚友定.筠連礦區魯班山井田瓦斯抽采方法探索與實踐[J].礦業安全與環保，2009，36(2):49-53.

[2]陳靜，王繼仁，賈寶山.低透氣性煤層瓦斯抽采技術與應用[J].煤炭技術，2009，28(3):70-73.

[3]梁慶東.雙鴨山礦區高位仰角鉆孔瓦斯抽放技術[J].陜西煤炭，2007，5:13-15.

[4]劉濤，姜法寶.仰角鉆孔與采空區瓦斯釋放相結合處理工作面上隅角瓦斯[J].煤礦安全，2008，6:43-45.

作者簡介：趙英俊 (1955-)，男，黑龍江雞西人，沈陽焦煤雞西盛隆礦業有限責任公司通風工程師，從事礦井通風與安全工作。（在省部級刊物上發表論文多篇，一九九四年獲得遼寧省沈陽市“發明之星”稱號，獲得沈陽市技術革新成果一、二等獎多項。）