破碎頂板綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)研究與應(yīng)用

李建功 劉克杰

摘要：通過(guò)對(duì)高瓦斯突出綜采工作面瓦斯綜合防治的研究，確定了采空區(qū)瓦斯積聚自然分布梯度及抽放負(fù)壓所產(chǎn)生的技術(shù)參數(shù)，對(duì)全礦井的瓦斯綜合治理工作，具有很強(qiáng)的適用性和指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽放瓦斯分布梯度采空區(qū)抽放負(fù)壓

1概況

十礦戊90-20210采面位于-320水平戊組中區(qū)下山東翼第五階段，采面西靠中區(qū)軌道及運(yùn)輸機(jī)下山，東至東區(qū)戊組軌道下山，南鄰已回采的戊90-20190采面，北部為戊組三水平開(kāi)拓工程，尚未開(kāi)采。

為預(yù)防瓦斯積聚超限，主要采取的技術(shù)措施有以下幾個(gè)方面：

①偏外巷風(fēng)排瓦斯和中區(qū)泵站抽放，抽放流量為120m3/min，純量為5～8m3/min，偏外巷風(fēng)量為600m3/min，瓦斯?jié)舛?%。②采面動(dòng)壓淺孔抽放。非生產(chǎn)班施工淺孔，孔深24米，Ф89mm，間距每1.5m一個(gè)，每循環(huán)允許進(jìn)4米，每一架一個(gè)和本煤層抽放管路并網(wǎng)，抽放流量為50m3/min，純量為5m3/min。③上隅角輔助抽放，利用中區(qū)抽放泵站2BEC-42型抽放泵進(jìn)行抽放，抽放流量為100m3/min，純量為3m3/min。④工作面采用軌道下山、運(yùn)輸機(jī)下山兩路進(jìn)風(fēng)，采面風(fēng)量達(dá)1600m3/min以上。⑤嚴(yán)格堅(jiān)持上封下堵和突出危險(xiǎn)工作面“四位一體”防突措施。先進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，每15m布置1個(gè)預(yù)測(cè)孔，孔深8m，孔徑42mm，每次預(yù)測(cè)循環(huán)允許進(jìn)尺不超過(guò)2.5m，兩次預(yù)測(cè)總進(jìn)尺不超過(guò)4m。⑥采面安裝有礦壓在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，綜采一隊(duì)堅(jiān)持每天收集礦壓顯現(xiàn)數(shù)據(jù)，分析礦壓活動(dòng)規(guī)律。⑦為保證該面的安全生產(chǎn)，堅(jiān)持以風(fēng)定產(chǎn)，每月根據(jù)實(shí)際情況安排生產(chǎn)計(jì)劃，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.6%～0.8%。

防沖擊地壓措施：①技術(shù)措施。a采面內(nèi)實(shí)施中孔松動(dòng)卸壓誘導(dǎo)爆破，孔深15m，每孔裝藥量為12卷（330g/卷）；b在距工作面10m范圍內(nèi)利用風(fēng)巷本煤層抽放鉆孔進(jìn)行深孔注水；c及時(shí)拆卸機(jī)風(fēng)巷超前段錨桿、錨索。②安全防護(hù)：松動(dòng)爆破時(shí)工作面停電、撤人、設(shè)置警戒，生產(chǎn)期間出現(xiàn)悶雷或煤炮聲音時(shí)暫撤人，建立完善的防突異常信息搜集及應(yīng)急處理機(jī)制。③組織措施：調(diào)整工作面勞動(dòng)組織，減少工作面定員人數(shù)。

通過(guò)以上安全技術(shù)措施與防突、防沖措施，采面回采期在2009年6月4日前未發(fā)生因瓦斯原因影響生產(chǎn)現(xiàn)象。

2對(duì)采空區(qū)漏風(fēng)形式和瓦斯積聚梯度區(qū)域的研究

2.1瓦斯治理簡(jiǎn)介。采面回采后期，由于采動(dòng)空間變化，采煤工作面漏風(fēng)通道也發(fā)生變化，瓦斯涌出地點(diǎn)和涌出濃度形式同時(shí)改變，經(jīng)研究采用偏“Y”巷通風(fēng)小川封閉形成的抽采巷及上隅角聯(lián)合抽放技術(shù)，利用中區(qū)泵站兩套2BEC-42型水環(huán)式真空泵，流量均為100-110m3/min，抽放管用12吋、8吋鐵管，一套為采面上隅角和采面本煤層淺孔抽放，一套為采面偏“Y”巷通風(fēng)小川封閉后形成的抽采巷抽放，如圖。

2.2戊90-20210采面上隅角及采空區(qū)瓦斯情況分部：戊90-20210采面直接頂初次垮落步距10～20m，老頂周期垮落步距20～25m，在工作面推進(jìn)10m范圍內(nèi)，在采面上隅角及回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯未發(fā)生超過(guò)規(guī)定現(xiàn)象。

初期的上隅角單套抽放管抽放，在采面推進(jìn)5m即開(kāi)始抽放，而通過(guò)對(duì)偏“Y”巷內(nèi)預(yù)留10m抽放管內(nèi)抽放氣體濃度觀測(cè)分析，采面推進(jìn)30m處時(shí)，偏“Y”巷抽放管瓦斯?jié)舛?.5%，并逐漸增高，采面推進(jìn)60m范圍內(nèi)，抽放瓦斯?jié)舛扔?.5%勻速上升為3.5%，當(dāng)采面推進(jìn)到80m～100m時(shí)，抽放瓦斯?jié)舛然驹?～8%左右，當(dāng)采面推進(jìn)超過(guò)100m以后，抽放管路內(nèi)瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在6%左右，其變化曲線如圖。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)及回采工作面推進(jìn)距離與抽放濃度曲線圖分析可以判斷，戊90-20210采面采空區(qū)距工作面中心10m范圍內(nèi)為瓦斯積聚低濃度區(qū)域，距采面10～40m采空區(qū)為高濃度瓦斯積聚區(qū)，為瓦斯抽放效率區(qū)。

2.3采空區(qū)瓦斯積聚區(qū)域分析：預(yù)計(jì)戊90-20210采面采空區(qū)頂板垮落高度15.3m，采空區(qū)瓦斯積聚范圍及其采空區(qū)漏風(fēng)量300m3/min分析計(jì)算，在該工作面采空區(qū)10m～40m范圍內(nèi)為高濃度瓦斯積聚。

2.4采面抽放系統(tǒng)抽放濃度判斷瓦斯積聚區(qū)域的分析研究。戊90-20210采面由于采用瓦斯抽放技術(shù)，有效降低了采空區(qū)向采面風(fēng)巷的瓦斯涌出量，采面上隅角瓦斯?jié)舛仍谡Ｇ闆r下與采面切眼機(jī)尾瓦斯?jié)舛认喈?dāng)接近。

3抽采工作面瓦斯治理技術(shù)的應(yīng)用分析

3.1通過(guò)對(duì)戊90-20210采面上隅角及偏“Y”巷預(yù)留采空區(qū)抽放管內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊臋z查，6月4日抽放瓦斯?jié)舛壬嫌缃羌捌癥”巷分別降低到2.0%、2.8%，采面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.92%，臨近超限，為及時(shí)解決戊90-20210采面瓦斯增大現(xiàn)象，礦領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)決策，加強(qiáng)采面上順槽三角煤區(qū)域頂板控制，加快采面回采速度，盡快通過(guò)頂板破碎區(qū)，通風(fēng)部門(mén)及時(shí)對(duì)偏“Y”巷通風(fēng)小川使用方式進(jìn)行調(diào)整，封閉小川以里增大抽放管路負(fù)壓，降低采空區(qū)漏風(fēng)，提高瓦斯抽放濃度，同時(shí)降低了回風(fēng)流瓦斯?jié)舛取?/p>

3.2對(duì)采空區(qū)抽放濃度變化情況與抽放壓力影響的研究。①6月5日八點(diǎn)班在采面上順槽三角煤頂板破碎處裝填黃土封堵瓦斯涌出通道，并預(yù)留插管進(jìn)行抽放，以達(dá)到阻止高濃度瓦斯涌出進(jìn)一步擴(kuò)大，影響采面三角煤區(qū)域以及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛取＂?月5日四點(diǎn)班通風(fēng)部門(mén)通過(guò)理論研究決定采用改變通風(fēng)小川使用方法，降低偏“Y”巷漏風(fēng)量，增加上隅角10m范圍內(nèi)采空區(qū)抽放負(fù)壓，這種改變使抽放管路瓦斯抽放濃度有了顯著提高，直接降低采空區(qū)高濃度瓦斯涌出源頭。③6月6日經(jīng)礦領(lǐng)導(dǎo)研究決定，采面進(jìn)行快速推進(jìn)，采煤機(jī)迅速過(guò)機(jī)尾，降低采面上出口10米范圍內(nèi)采煤高度，加強(qiáng)上順槽三角煤區(qū)域頂板控制。④在割煤期間，在采面嚴(yán)格執(zhí)行上封下堵措施，下隅角封堵后懸掛擋風(fēng)簾，長(zhǎng)度不低于20m。⑤防突隊(duì)加大抽放管路巡查力度，及時(shí)查找處理抽放管路的跑風(fēng)、漏氣問(wèn)題，確保瓦斯抽放濃度在可控范圍。⑥采面生產(chǎn)期間，各級(jí)安保人員及措施要到位，嚴(yán)防瓦斯超濃度生產(chǎn)。

通過(guò)各項(xiàng)措施的實(shí)施與落實(shí)，使戊90-20210采面瓦斯情況沒(méi)有影響到采煤工作面的正規(guī)循環(huán)作業(yè)。

4經(jīng)濟(jì)效益分析與評(píng)價(jià)

戊90-20210工作面2009年6～7月份出煤約10.1萬(wàn)噸，根據(jù)戊組煤的售價(jià)，2009年平均價(jià)為480元/噸，成本為350元/噸。

總價(jià)值=總產(chǎn)量×售價(jià)-總產(chǎn)量×成本價(jià)=1313萬(wàn)元。

5結(jié)論

通過(guò)對(duì)頂板事故造成封閉空間形成漏風(fēng)通道，進(jìn)而使抽放效果降低，漏風(fēng)通道瓦斯涌出濃度增大情況的分析、處理、研究，我們確定了戊組煤層的回采時(shí)的通風(fēng)和抽放新技術(shù)應(yīng)用，下一步我們對(duì)戊9-20180瓦斯抽放采煤工作面將抽采巷封閉只抽瓦斯，不通風(fēng)的瓦斯治理模式進(jìn)行研究，以確定該成果的適用性。

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作者簡(jiǎn)介：李建功（1975-），男，河南襄城人，平煤股份十礦通風(fēng)區(qū)副區(qū)長(zhǎng)，助理工程師，主要從事于礦井通風(fēng)與安全技術(shù)研究工作。