煤礦采煤工作面瓦斯抽放方案

趙文利

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原，030024；2.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003）

煤礦采煤工作面瓦斯抽放方案

趙文利1，2

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，山西 太原，030024；2.大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003）

經(jīng)對(duì)大同煤礦煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等基礎(chǔ)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及工作面瓦斯涌出量的狀況分析，闡述了瓦斯抽放技術(shù)的重要性，提出了煤礦工作面瓦斯抽放的技術(shù)方案，為煤礦瓦斯防治工作提供參考。

采煤工作面；瓦斯抽放；技術(shù)方案

1 井田概況

井田位于大同煤田的東北部，大同煤田主向斜軸的西翼，地層總體走向NW，傾向SE，除較大斷層及褶曲附近地層較陡的傾角11°～30°外，井田廣大地區(qū)為2°～6°，井田內(nèi)斷裂及褶曲構(gòu)造較發(fā)育，陷落柱亦較多，井田內(nèi)末發(fā)現(xiàn)巖漿巖活動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單。該礦屬高瓦斯礦井，絕對(duì)瓦斯涌出量42.22m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量4.52m3/t；CO2絕對(duì)涌出量93.17m3/min，相對(duì)涌出量9.98m3/t。2007年，該礦用井下移動(dòng)瓦斯抽放泵站對(duì)12號(hào)煤層406盤區(qū)8611工作面進(jìn)行了鉆孔瓦斯抽放，抽放率為25.1%，抽放量為30m3/min～40 m3/min，抽放瓦斯?jié)舛燃s均5%，抽放效果不好，抽放瓦斯不能利用。為了提高瓦斯抽放效果，對(duì)開采層煤層瓦斯參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定，制定了合理的瓦斯抽放方案，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。如表1所示。

表1 測(cè)定12號(hào)煤層瓦斯含量結(jié)果

2 工作面瓦斯涌出狀況

煤礦12號(hào)煤層主要分布在307、311、402、408等盤區(qū)，410盤區(qū)為新開盤區(qū)，因此，分析410盤區(qū)的瓦斯涌出狀況，對(duì)工作面瓦斯綜合治理工作，具有指導(dǎo)意義。

81001 工作面2007年10月開始回采，采用傾斜長(zhǎng)壁后退式綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，全部垮落法見頂留底開采。同年12月時(shí)，工作面絕對(duì)瓦斯最大涌出量7.86m3/min，平均3.73m3/min。工作面推進(jìn)后預(yù)計(jì)瓦斯最大涌出量達(dá)到8m3/min以上。瓦斯涌出量出現(xiàn)如此大幅度的波動(dòng)，主要原因是工作面采用綜采，割煤期間工作面落煤強(qiáng)度大，使落煤瓦斯涌出有了較大幅度提高。

81003 工作面是410盤區(qū)的首采面，目前處于準(zhǔn)備階段。進(jìn)風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)最大絕對(duì)瓦斯涌出量2.19 m3/min，平均1.54m3/min；回風(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)最大絕對(duì)瓦斯涌出量2.46m3/min，平均1.52m3/min。

3 工作面瓦斯來源構(gòu)成

開采12號(hào)煤層時(shí)，工作面涌出的瓦斯主要源于開采層和采空區(qū)（含鄰近層）涌出的瓦斯。其中開采層涌出的瓦斯由開采層的煤壁和落煤解吸瓦斯構(gòu)成；采空區(qū)涌出的瓦斯由鄰近層、采空區(qū)丟煤和圍巖涌出的瓦斯構(gòu)成。由于上鄰近層9號(hào)、10號(hào)、11-1號(hào)煤層與下鄰近層14-2號(hào)、14-3號(hào)煤層均處在卸壓范圍內(nèi)，各鄰近層涌出的卸壓瓦斯在通風(fēng)負(fù)壓作用下，通過采空區(qū)向工作面涌出。經(jīng)對(duì)81001工作面3個(gè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果和410盤區(qū)81003工作面瓦斯涌出預(yù)測(cè)結(jié)果，計(jì)算得出81003工作面的瓦斯涌出構(gòu)成，見表2。

表2 工作面瓦斯涌出構(gòu)成

4 工作面瓦斯抽放方案

4.1 方案一：高位鉆孔抽放瓦斯

由于是煤層群開采，從表2知：12層上下鄰近層和采空區(qū)瓦斯涌出較大，治理12號(hào)層煤瓦斯的關(guān)鍵在于：治理12號(hào)層煤鄰近層和采空區(qū)瓦斯，若不有效攔截鄰近層和圍巖涌出的瓦斯，這部分瓦斯直接涌向采空區(qū)、而后涌向工作面，會(huì)造成工作面上隅角瓦斯超限。高位鉆孔是提高開孔點(diǎn)標(biāo)高，增加鉆孔在裂隙帶的有效長(zhǎng)度，利用高位鉆孔抽放臨近層及采空區(qū)高處的高濃度瓦斯，提高抽放效率。高位順層鉆孔施工方法如下：

⑴抽放方法：在回風(fēng)巷布置的鉆場(chǎng)內(nèi)，向采空區(qū)方向呈扇形打5個(gè)高位鉆孔，孔深為120m，鉆孔終孔點(diǎn)距回風(fēng)巷的最遠(yuǎn)距離60m，封孔后抽放采空區(qū)及鄰近層瓦斯。

⑵鉆場(chǎng)施工：在工作面回風(fēng)巷，沿回風(fēng)巷走向每隔100m開掘一個(gè)垂直回風(fēng)巷的鉆場(chǎng)，長(zhǎng)4m、寬3m、高2.5m，鉆場(chǎng)采用工字鋼支護(hù)。

⑶鉆孔布置：每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置5個(gè)鉆孔，呈扇形布置，見圖1。若煤層傾角為2°～4°，煤層走向沒有變化的情況下，各鉆孔參數(shù)如表3所示。

⑷封孔工藝：鉆孔采用聚氨脂封孔，封孔深度5 m，封孔段長(zhǎng)度2m，封孔管為Φ60mm的鐵管（或抗靜電塑料管），再用鋼絲骨架膠管連接到抽放管，再連接到主管路。

⑸抽放管路管理：隨著工作面推進(jìn)，靠近切眼的抽放鉆孔不斷報(bào)廢，當(dāng)鉆孔距工作面切眼一定距離時(shí)，該鉆孔進(jìn)入卸壓區(qū)，進(jìn)行卸壓抽放。隨著抽放管路不斷變短，靠近切眼的管路要逐段卸下來，端頭用法蘭片密封。為了不影響工作面的正常回采，需提前拆除距切眼20m以內(nèi)管路，這給瓦斯管路的管理造成一定困難；所以可以考慮在靠近工作面切眼30 m內(nèi)的鉆孔用軟膠管與抽放管末端相連，抽放管末端特制一段2m～3m長(zhǎng)的短管，短管上做幾個(gè)變徑三通，與靠近工作面的鉆孔用軟管相連，鉆孔報(bào)廢后再向前移動(dòng)短管，保持短管始終在抽放管路的末端，見圖2。這樣一來，工作面的預(yù)抽鉆孔可以抽取大量的卸壓瓦斯，以彌補(bǔ)難以抽放這一缺陷。

圖1 高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯

表3 高位鉆孔技術(shù)參數(shù)表

孔號(hào) 孔徑/mm 方位/（°） 傾角/（°） 開孔位置 鉆孔間距/m 孔深/m194512～14距頂板0.5 m 0.51202941512～14 0.51203942512～14 0.51204943512～14 0.51205944510～12 0.5120

圖2 抽放管路末端連接示意圖

4.2 方案二：內(nèi)錯(cuò)高位工藝巷抽放采空區(qū)瓦斯

煤礦個(gè)別工作面采用工藝巷放頂回采，這些工作面瓦斯超限時(shí)，可把工藝回風(fēng)巷做為瓦斯排放巷。利用負(fù)壓由裂隙將工作面采空區(qū)高濃度瓦斯帶走，降低采空區(qū)和鄰近層向工作面涌出瓦斯，有效地解決上隅角瓦斯積聚和超限問題。抽放方法示意圖，見圖3。

5 結(jié)束語

經(jīng)對(duì)該礦煤層透氣性系數(shù)和鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)等基礎(chǔ)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及工作面瓦斯涌出量的狀況分析，提出了該礦工作面進(jìn)行高位鉆孔抽放瓦斯和內(nèi)錯(cuò)高位工藝巷抽放采空區(qū)瓦斯的兩種抽放方式，并敘述了抽放方法，為礦井瓦斯防治工作提供參考。

圖3 工藝瓦斯巷抽放瓦斯示意圖

[1]王永安，李永懷.礦井通風(fēng)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2005.

[2]靳建偉，呂智海.煤礦安全[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，2007.

[3]王存權(quán).云岡礦礦井煤層瓦斯賦存參與瓦斯抽放可行性研究[J].中國(guó)煤炭，2010(12):77-80.

Gas Drainage Scheme of Mining Face

ZHAO Wen-li1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024;2.Datong Vocational and Technical College of Coal,Datong Shanxi 037003)

On the analysis of field data about gas permeability coefficient and gas emission attenuation coefficient from borehole of coal seams in Datong Mine,the paper presents the importance of gas drainage and also proposes the specific technical scheme,which could be a reference for gas control work in mines.

mining face;gas drainage;technical scheme

TD712.6

A

1672-5050（2012）04-0066-03

2012-01-10

趙文利（1982—），男，河北陽(yáng)原人，在讀工程碩士研究生，講師，從事采礦安全工程方面工作。

徐樹文