采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究

陳宗豪 王璨 陳洪濤

（河南神火煤電股份有限公司葛店煤礦，河南 永城 476612）

采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究

陳宗豪 王璨 陳洪濤

（河南神火煤電股份有限公司葛店煤礦，河南 永城 476612）

通過對(duì)33022工作面瓦斯地質(zhì)資料、回采工藝以及頂板管理辦法的分析，并結(jié)合監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)瓦斯參數(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)瓦斯抽采參數(shù)，探討了該工作面上隅角的瓦斯防治方法，從而為采面上隅角的瓦斯治理工作提供有力依據(jù)。

上隅角；瓦斯；治理技術(shù)

1 研究區(qū)域概況

葛店煤礦井田位于河南省永城市高莊鎮(zhèn)葛店村，地處豫皖邊界。葛店煤礦礦區(qū)面積18.1km2，現(xiàn)有可采儲(chǔ)量1 400萬噸。葛店礦原為低沼礦井，但隨著開采深度的增加及雙廟擴(kuò)大區(qū)的開發(fā)，瓦斯涌出量呈明顯增加趨勢(shì)，2009年葛店礦經(jīng)鑒定升級(jí)為突出礦井。雙廟擴(kuò)大區(qū)為煤與瓦斯突出區(qū)域，北翼煤柱采面為非突出區(qū)域。

葛店煤礦33022工作面位于葛店煤礦雙廟擴(kuò)大區(qū)，33022工作面為雙廟33采區(qū)首采面，其北為雙廟33回風(fēng)、皮帶和軌道大巷，南為未開拓區(qū)，西為南31022采空區(qū)，東為走向15°，傾向105°，傾角50-65°，落差0-30mF3斷層。其主采煤層三22煤層賦存于三煤組中部，采面平均長(zhǎng)度80m，煤層平均厚度1.71m，傾斜傾角8°～14°。根據(jù)中國(guó)礦大對(duì)雙廟擴(kuò)大區(qū)三22煤的測(cè)定；其瓦斯含量為0.49～13.32m3/t；本區(qū)處于地塹向斜構(gòu)造位置，內(nèi)部褶曲、斷層等地質(zhì)構(gòu)造比較多，煤層節(jié)理發(fā)育，煤體破碎，軟分層差異大，瓦斯涌出量很不穩(wěn)定，個(gè)別地方出現(xiàn)瓦斯富集，突出危險(xiǎn)性比較大。

33022 采面采用U型（上行通風(fēng)）通風(fēng)，采面需風(fēng)量1 074 m3/min，實(shí)際配風(fēng)量1 500m3/min，回風(fēng)直接進(jìn)入33專用回風(fēng)巷。

2 工作面瓦斯來源情況

工作面瓦斯主要來源于：一是煤壁瓦斯的釋放以及放炮時(shí)采落煤體破碎，賦存瓦斯由吸附變?yōu)橛坞x；二是來自采空區(qū)殘余煤體及周圍受采動(dòng)影響的圍巖裂隙釋放。這些瓦斯部分沿風(fēng)流一起流入采面的回風(fēng)巷，另部分積聚在采面的上隅角及采空區(qū)，由于采面上隅角風(fēng)流流動(dòng)速度慢，會(huì)形成瓦斯積聚區(qū)，容易造成瓦斯超限，給采面瓦斯治理工作帶來了難度。

3 治理工作面上隅角瓦斯積聚措施

工作面上隅角瓦斯治理方法主要有：風(fēng)障法、隅角埋管抽放、強(qiáng)制放頂和高位抽放。

3.1 風(fēng)障法

在工作面的末端設(shè)置風(fēng)障，增加工作面上隅角的風(fēng)量，迫使部分的新鮮風(fēng)流流經(jīng)工作面的上隅角，稀釋并排走上隅角的瓦斯。但是該方法穩(wěn)定較差，在風(fēng)障的里端又容易形成另一個(gè)瓦斯積聚區(qū)，影響采煤工序。

3.2 埋管抽放

在工作面的隅角進(jìn)行埋抽放管預(yù)抽采空區(qū)的瓦斯，防止瓦斯積存。這種方法可靠性差，因?yàn)樨?fù)壓太大容易吸附其他雜質(zhì)而堵住抽放管路，負(fù)壓太小又抽不出瓦斯，均起不到抽放效果。

3.3 強(qiáng)制放頂

采面每推進(jìn)一排，在采空區(qū)頂板采取打眼放炮的方式進(jìn)行強(qiáng)制放頂，消除瓦斯積存空間。但是該方法有時(shí)不一定能夠有效，因?yàn)榉排趶?qiáng)制放頂需要一段時(shí)間才能垮落，如果該段時(shí)間內(nèi)采空區(qū)積存大量的高濃度瓦斯，待到大頂突然大面積垮落時(shí)會(huì)造成瓦斯異常涌出，甚至出現(xiàn)瓦斯超限，影響采面的安全生產(chǎn)。

3.4 高位抽放

在風(fēng)巷下幫每隔60m施工一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置3排鉆孔，分別控制煤層頂板上方10m、15m、20m，控制采空區(qū)深度20m左右，鉆場(chǎng)之間的鉆孔壓茬為20m。采面放炮時(shí)頂板震動(dòng)欲裂，瓦斯通過頂板裂隙帶預(yù)抽到抽放管路中，通過該方法的實(shí)施治理上隅角瓦斯。但是僅靠采面放炮造成的頂板裂隙有限，而采空區(qū)瓦斯積存空間不小，一旦工作面周期來壓，采空區(qū)頂板會(huì)大面積垮落；或采面多工序作業(yè)時(shí)（例如采面放炮落煤造成頂板突然垮落），還是會(huì)造成瓦斯大量涌出，威脅采面的安全生產(chǎn)。

4 瓦斯治理方案的分析

經(jīng)過以上瓦斯治理方案的分析，33022采面上隅角的瓦斯治理使用單一的方法很難取得有效控制。33022采面上隅角瓦斯治理采取強(qiáng)制放頂及高位抽放相結(jié)合的方法是最符合實(shí)際的。通過強(qiáng)制放頂制造頂板欲裂，瓦斯經(jīng)過頂板的裂隙被預(yù)抽到抽放管路中，減小瓦斯積存空間。高位鉆孔布置示意圖如下：

為了證實(shí)該方法的實(shí)用性，在采面回采期間，每天安排專人對(duì)33022采面就近鉆場(chǎng)抽采參數(shù)進(jìn)行了測(cè)定和統(tǒng)計(jì)，通過近兩個(gè)月鉆場(chǎng)各鉆孔瓦斯抽采參數(shù)分析，在強(qiáng)制放頂?shù)闹葡拢呶汇@孔的抽采濃度明顯的升高，大部分鉆孔的抽采濃度均達(dá)到了80%以上，33022高位鉆場(chǎng)平均每分鐘抽出瓦斯量為2.51m3/ min（遠(yuǎn)大于使用單一的高位抽放），該工作面配風(fēng)量是1 500m3/ min，如果不采取強(qiáng)制放頂及高位抽放，33022采面每分鐘瓦斯涌出量將多出0.17%，再加上工作面煤壁正常涌出量及放炮時(shí)煤體釋放的瓦斯，工作面及上隅角的瓦斯?jié)舛葘⒚黠@升高，一旦遇到地質(zhì)異常構(gòu)造帶，瓦斯極易可能超限（達(dá)到或者超過0.5%）。

5 治理方案的選取

33022 工作面上隅角瓦斯防治適宜使用強(qiáng)制放頂及高位抽放相結(jié)合的方案，特別是當(dāng)遇到地質(zhì)構(gòu)造帶，巷道高冒區(qū)時(shí)，還必須在風(fēng)巷頂板補(bǔ)充鉆孔，真正消除瓦斯積存空間。

6 結(jié)論

通過實(shí)施強(qiáng)制放頂及高位抽放相結(jié)合治理33022工作面上隅角瓦斯，日常瓦斯?jié)舛染?.04-0.06%之間，即使在工作面放炮、頂板周期來壓垮落期間，工作面、上隅角及工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛茸罡咧贿_(dá)到0.14%，保證了工作面的安全生產(chǎn)。

TD712

A

1003-5168(2014)03-0015-01