綜采工作面瓦斯綜合治理的研究與應(yīng)用

王革　李金明

摘 要 本文通過對唐山礦業(yè)公司2781綜采工作面瓦斯來源分析，找出了影響工作面瓦斯異常涌出的原因，采取了調(diào)整采區(qū)及相關(guān)系統(tǒng)通風(fēng)壓力、回風(fēng)巷抽排局部通風(fēng)機排放、利用移動抽放泵站上角埋管抽放和回風(fēng)巷高位鉆孔抽放等綜合治理措施，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞 瓦斯 抽排局部通風(fēng)機 移動式瓦斯抽放泵 研究與應(yīng)用

中圖分類號：TD72 文獻標識碼：A

1工作面概況

2781工作面位于唐山礦北翼十二水平七石門采區(qū)，屬8煤層，北部為2783未采區(qū)，上部為2751、2753采空區(qū)，工作面走向長度560m，工作面長度110m，煤層傾角13-47度，煤層厚度平均4m。風(fēng)道和溜子道沿底布置，采用10.4m2金屬拱型支護。回采過程中，瓦斯涌出異常，特別是工作面周期來壓期間和大氣壓力突然下降時，最大時工作面面風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.3%，回風(fēng)上角瓦斯?jié)舛葹?～8%，風(fēng)道回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.2%，采用綜采割煤工藝開采，工作面采用“U”形全風(fēng)壓通風(fēng)，有效風(fēng)量為15.1m3/s，正常狀況下風(fēng)道回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.4～0.6%。

2瓦斯來源分析

2781工作面上部為5煤層采空區(qū)，5煤層與8煤層層間距為30～40米，5煤層系統(tǒng)通風(fēng)壓力比2781系統(tǒng)通風(fēng)壓力高186.9Pa，5煤層采空區(qū)瓦斯沿裂隙向2781采空區(qū)運動。2781工作面為綜采工作面，采空區(qū)遺留浮煤較多，且煤層中瓦斯含量較大，浮煤向2781采空區(qū)大量涌出瓦斯。

3瓦斯異常涌出的因素分析

3.1大氣壓力變化影響

采空區(qū)內(nèi)的壓力與巷道內(nèi)的通風(fēng)壓力需保持平衡狀態(tài)。當(dāng)大氣壓力突然下降時，井下巷道的通風(fēng)靜壓也相應(yīng)下降，采空區(qū)內(nèi)的壓力高于通風(fēng)靜壓，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯大量涌出；當(dāng)大氣壓力突然升高時，巷道內(nèi)的通風(fēng)壓力高于采空區(qū)內(nèi)的壓力，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯幾乎沒有涌出；當(dāng)大氣壓力變化平緩時，巷道內(nèi)的通風(fēng)壓力與采空區(qū)內(nèi)壓力相對平衡，瓦斯均勻涌出。從2781工作面瓦斯涌出情況看，瓦斯大量涌出時多發(fā)生在大氣壓力下降較為明顯的時期。

3.2受地質(zhì)賦存條件影響

2781工作面的煤層傾角大，13～47度，平均30度，瓦斯比空氣的比重輕，大量的高濃度瓦斯積聚在工作面上部采空區(qū)的空間，風(fēng)流流向支架采空區(qū)后，含大量高濃度瓦斯的污風(fēng)從上角集中涌出，積聚在上角，造成上隅角超限，正常時在1.8～2.5%之間；如果出現(xiàn)異常時，瓦斯?jié)舛仍?0%以上。

3.3受周期來壓影響

該工作面頂板巖層瓦斯賦存量大，當(dāng)工作面周期來壓時頂板大面積跨落，巖層瓦斯大量釋放，造成瓦斯涌出量增大。

3.4受5煤層采空區(qū)影響

由于七北石門5煤層系統(tǒng)（已經(jīng)回采結(jié)束）通風(fēng)壓力比2781系統(tǒng)198.2Pa，致使5煤層采空區(qū)瓦斯向2781工作面運動。

4綜合治理措施

4.1調(diào)整采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)及相關(guān)系統(tǒng)通風(fēng)壓力

為保持采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠，維護2781的通風(fēng)斷面達到設(shè)計標準，調(diào)整北翼七石門的通風(fēng)系統(tǒng)，改變北翼系統(tǒng)阻力分布狀態(tài)，在七北石門5煤層進風(fēng)巷增設(shè)兩道調(diào)節(jié)風(fēng)門，用以降低北翼5煤層的通風(fēng)壓力，避免5煤層采空區(qū)瓦斯向2781采空區(qū)運移。工作面有效風(fēng)量保持在18.00m3/s以上，提高工作面通風(fēng)壓力，以減小大氣壓力變化帶來的影響程度。

4.2使用抽排局部通風(fēng)機抽排上隅角瓦斯

根據(jù)對已采工作面瓦斯涌出情況來看，工作面開采初期，瓦斯涌出量不大，上隅角瓦斯?jié)舛鹊停?dāng)工作面推進30m以后，工作面老頂跨落，工作面采空區(qū)與周圍采空區(qū)連通，上隅角瓦斯開始超限。所以提前在2781工作面回風(fēng)側(cè)距離50米處安裝一臺抽瓦斯局扇，并在抽瓦斯風(fēng)機進風(fēng)口和出風(fēng)口安裝瓦斯自動報警斷電裝置，進風(fēng)口瓦斯斷電濃度為2.5%，出風(fēng)口瓦斯斷電濃度為1.5%。從2781工作面使用情況來看，當(dāng)工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗_到4%～8%時，通過使用抽排風(fēng)機能夠滿足上隅角瓦斯不超限。

4.3采用移動泵站抽放上隅角和采空區(qū)瓦斯

在進行抽排上隅角瓦斯的基礎(chǔ)上，隨著回采的推移，瓦斯涌出日漸增大，又時有發(fā)生回風(fēng)瓦斯超過1%的情況。因此采用工作面采空區(qū)埋管抽放的方法，即將抽放管路埋入工作面上隅角老塘內(nèi)，管路離底板距離0.5m，并在抽放管路處打好木垛，避免管路損壞。移動式瓦斯抽放泵選用2BEA-253-O型移動式抽放泵，最大抽放量30m3/min，極限真空度95kPa，電動功率45kW。抽放管路采用直徑為159mm的玻璃鋼管路。

5結(jié)語

（1）綜采工作面的瓦斯治理，必須對現(xiàn)場情況進行調(diào)查，詳細地原因分析，根據(jù)具體情況采取有針對性的綜合措施。

（2）通過多次生產(chǎn)實踐證明，調(diào)整采區(qū)及相關(guān)系統(tǒng)通風(fēng)壓力是防治采空區(qū)瓦斯異常涌出的一種有效措施。

（3）采用抽排局部通風(fēng)機是治理回采工作面上隅角瓦斯的有效手段，適合于瓦斯涌出量較小，上隅角瓦斯?jié)舛刃∮?%，瓦斯涌出比較均勻的地點，還需要進行加強現(xiàn)場管理。

（4）利用移動式瓦斯抽放泵站在回風(fēng)道打高位鉆孔和工作面上隅角埋管并聯(lián)進行瓦斯抽放是瓦斯防治治本的主要手段。

基金項目：課題：吉林省教育廳“十二五”科學(xué)技術(shù)研究項目。項目：智能化煤礦瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)研究。編號：吉教科合字【2012】第513號。

參考文獻

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