破碎頂板綜采工作面瓦斯抽采技術研究與應用

李建功 劉克杰

摘要：通過對高瓦斯突出綜采工作面瓦斯綜合防治的研究，確定了采空區瓦斯積聚自然分布梯度及抽放負壓所產生的技術參數，對全礦井的瓦斯綜合治理工作，具有很強的適用性和指導意義。

關鍵詞：瓦斯抽放瓦斯分布梯度采空區抽放負壓

1概況

十礦戊90-20210采面位于-320水平戊組中區下山東翼第五階段，采面西靠中區軌道及運輸機下山，東至東區戊組軌道下山，南鄰已回采的戊90-20190采面，北部為戊組三水平開拓工程，尚未開采。

為預防瓦斯積聚超限，主要采取的技術措施有以下幾個方面：

①偏外巷風排瓦斯和中區泵站抽放，抽放流量為120m3/min，純量為5～8m3/min，偏外巷風量為600m3/min，瓦斯濃度2%。②采面動壓淺孔抽放。非生產班施工淺孔，孔深24米，Ф89mm，間距每1.5m一個，每循環允許進4米，每一架一個和本煤層抽放管路并網，抽放流量為50m3/min，純量為5m3/min。③上隅角輔助抽放，利用中區抽放泵站2BEC-42型抽放泵進行抽放，抽放流量為100m3/min，純量為3m3/min。④工作面采用軌道下山、運輸機下山兩路進風，采面風量達1600m3/min以上。⑤嚴格堅持上封下堵和突出危險工作面“四位一體”防突措施。先進行突出危險性預測，每15m布置1個預測孔，孔深8m，孔徑42mm，每次預測循環允許進尺不超過2.5m，兩次預測總進尺不超過4m。⑥采面安裝有礦壓在線監測設備，綜采一隊堅持每天收集礦壓顯現數據，分析礦壓活動規律。⑦為保證該面的安全生產，堅持以風定產，每月根據實際情況安排生產計劃，回風流瓦斯濃度控制在0.6%～0.8%。

防沖擊地壓措施：①技術措施。a采面內實施中孔松動卸壓誘導爆破，孔深15m，每孔裝藥量為12卷（330g/卷）；b在距工作面10m范圍內利用風巷本煤層抽放鉆孔進行深孔注水；c及時拆卸機風巷超前段錨桿、錨索。②安全防護：松動爆破時工作面停電、撤人、設置警戒，生產期間出現悶雷或煤炮聲音時暫撤人，建立完善的防突異常信息搜集及應急處理機制。③組織措施：調整工作面勞動組織，減少工作面定員人數。

通過以上安全技術措施與防突、防沖措施，采面回采期在2009年6月4日前未發生因瓦斯原因影響生產現象。

2對采空區漏風形式和瓦斯積聚梯度區域的研究

2.1瓦斯治理簡介。采面回采后期，由于采動空間變化，采煤工作面漏風通道也發生變化，瓦斯涌出地點和涌出濃度形式同時改變，經研究采用偏“Y”巷通風小川封閉形成的抽采巷及上隅角聯合抽放技術，利用中區泵站兩套2BEC-42型水環式真空泵，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10m范圍內，在采面上隅角及回風巷風流中瓦斯未發生超過規定現象。

初期的上隅角單套抽放管抽放，在采面推進5m即開始抽放，而通過對偏“Y”巷內預留10m抽放管內抽放氣體濃度觀測分析，采面推進30m處時，偏“Y”巷抽放管瓦斯濃度1.5%，并逐漸增高，采面推進60m范圍內，抽放瓦斯濃度由1.5%勻速上升為3.5%，當采面推進到80m～100m時，抽放瓦斯濃度基本在5～8%左右，當采面推進超過100m以后，抽放管路內瓦斯濃度穩定在6%左右，其變化曲線如圖。

通過以上數據及回采工作面推進距離與抽放濃度曲線圖分析可以判斷，戊90-20210采面采空區距工作面中心10m范圍內為瓦斯積聚低濃度區域，距采面10～40m采空區為高濃度瓦斯積聚區，為瓦斯抽放效率區。

2.3采空區瓦斯積聚區域分析：預計戊90-20210采面采空區頂板垮落高度15.3m，采空區瓦斯積聚范圍及其采空區漏風量300m3/min分析計算，在該工作面采空區10m～40m范圍內為高濃度瓦斯積聚。

2.4采面抽放系統抽放濃度判斷瓦斯積聚區域的分析研究。戊90-20210采面由于采用瓦斯抽放技術，有效降低了采空區向采面風巷的瓦斯涌出量，采面上隅角瓦斯濃度在正常情況下與采面切眼機尾瓦斯濃度相當接近。

3抽采工作面瓦斯治理技術的應用分析

3.1通過對戊90-20210采面上隅角及偏“Y”巷預留采空區抽放管內瓦斯濃度的檢查，6月4日抽放瓦斯濃度上隅角及偏“Y”巷分別降低到2.0%、2.8%，采面回風流瓦斯濃度0.92%，臨近超限，為及時解決戊90-20210采面瓦斯增大現象，礦領導及時決策，加強采面上順槽三角煤區域頂板控制，加快采面回采速度，盡快通過頂板破碎區，通風部門及時對偏“Y”巷通風小川使用方式進行調整，封閉小川以里增大抽放管路負壓，降低采空區漏風，提高瓦斯抽放濃度，同時降低了回風流瓦斯濃度。

3.2對采空區抽放濃度變化情況與抽放壓力影響的研究。①6月5日八點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，并預留插管進行抽放，以達到阻止高濃度瓦斯涌出進一步擴大，影響采面三角煤區域以及回風流瓦斯濃度。②6月5日四點班通風部門通過理論研究決定采用改變通風小川使用方法，降低偏“Y”巷漏風量，增加上隅角10m范圍內采空區抽放負壓，這種改變使抽放管路瓦斯抽放濃度有了顯著提高，直接降低采空區高濃度瓦斯涌出源頭。③6月6日經礦領導研究決定，采面進行快速推進，采煤機迅速過機尾，降低采面上出口10米范圍內采煤高度，加強上順槽三角煤區域頂板控制。④在割煤期間，在采面嚴格執行上封下堵措施，下隅角封堵后懸掛擋風簾，長度不低于20m。⑤防突隊加大抽放管路巡查力度，及時查找處理抽放管路的跑風、漏氣問題，確保瓦斯抽放濃度在可控范圍。⑥采面生產期間，各級安保人員及措施要到位，嚴防瓦斯超濃度生產。

通過各項措施的實施與落實，使戊90-20210采面瓦斯情況沒有影響到采煤工作面的正規循環作業。

4經濟效益分析與評價

戊90-20210工作面2009年6～7月份出煤約10.1萬噸，根據戊組煤的售價，2009年平均價為480元/噸，成本為350元/噸。

總價值=總產量×售價-總產量×成本價=1313萬元。

5結論

通過對頂板事故造成封閉空間形成漏風通道，進而使抽放效果降低，漏風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的通風和抽放新技術應用，下一步我們對戊9-20180瓦斯抽放采煤工作面將抽采巷封閉只抽瓦斯，不通風的瓦斯治理模式進行研究，以確定該成果的適用性。

參考文獻：

[1]潘競俊，王殿勛，李建功.瓦斯尾巷抽采工作面防滅火技術研究與應用[J].中州煤炭，2008（08）.

[2]錢其耀，李永占，黃超慧，米戰.大傾角梯形綜采工作面對接研究及應用[J].中州煤炭，2008（08）.

[3]馮增朝.低滲透煤層瓦斯抽放理論與應用研究[D].太原理工大學，2005（04）.

作者簡介：李建功（1975-），男，河南襄城人，平煤股份十礦通風區副區長，助理工程師，主要從事于礦井通風與安全技術研究工作。