N2103膠帶順槽超長巷道掘進(jìn)的瓦斯治理

王 偉

（潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 長治 046103）

余吾煤業(yè)N2103膠帶順槽位于余吾煤業(yè)北二采區(qū)，巷道全長3200m，斷面為5.4×3.8m，巷道掘進(jìn)期間迎頭可解析瓦斯含量為7.801m3/t，配風(fēng)量為1776m3/min，平均瓦斯?jié)舛?.48%，風(fēng)排瓦斯量8.52m3/min，抽采瓦斯量17.99m3/min，巷道瓦斯涌出總量26.51m3/min。2016年4月21日至5月20日，回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛葹?.75%，回風(fēng)流瓦斯超限嚴(yán)重威脅著N2103工作面的安全生產(chǎn)。為解決超長掘進(jìn)工作面瓦斯治理問題，特對超長掘進(jìn)工作面瓦斯治理新模式進(jìn)行探討。

1 N2103工作面通風(fēng)情況

N2103膠帶順槽由4臺型號為FBDN07.1/2×45kW風(fēng)機(jī)（兩用兩備）供風(fēng)，巷道風(fēng)量為1776m3/min，風(fēng)流路線為：北風(fēng)井東翼膠帶大巷、N2103輔助運(yùn)輸巷→風(fēng)機(jī)→風(fēng)筒→N2103膠帶順槽掘進(jìn)工作面→N2103膠帶順槽→4#貫→N2103旁路放水巷→N2103回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷→北風(fēng)井東翼1#回風(fēng)大巷。

圖1 N2103掘進(jìn)工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖

2 N2103膠順瓦斯治理概況

N2103膠帶順槽可解析瓦斯含量初步測定值為7.801m3/t，巷道掘進(jìn)時瓦斯治理措施按相對高瓦斯區(qū)域進(jìn)行管理，即邁步鉆場邊掘邊抽+氣相壓裂+迎頭40個釋放孔。邁步鉆場為巷道每50m布置一個鉆場，同側(cè)間距為100m，鉆場內(nèi)布置6個邊掘邊抽鉆孔，每個鉆孔設(shè)計孔深為120m。巷道每掘進(jìn)80m進(jìn)行一次迎頭氣相壓裂，氣相壓裂后每循環(huán)允許掘進(jìn)50m。迎頭釋放孔設(shè)計深度為15m，鉆孔直徑65mm，方位沿正頭掘進(jìn)方向，間距1m，排距0.6m，按4橫排10縱列均勻布置，釋放孔每循環(huán)允許掘進(jìn)7.2m。

3 瓦斯治理存在問題

N2103膠帶順槽在掘進(jìn)過程中，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛雀撸?016年5月21日至5月28日巷道瓦斯?jié)舛纫姳?。

由表1可知，N2103膠帶順槽從5月21日到5月29日回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛戎饾u升高達(dá)0.76%，接近0.8%瓦斯預(yù)警值，回風(fēng)流最低瓦斯?jié)舛取?.43%，膠順抽采瓦斯純量在15.67～19.82m3/min之間，抽采瓦斯純量變化不大，風(fēng)排瓦斯量變化與回風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛取⒆罡咄咚節(jié)舛茸兓厔菀恢拢鐖D2。

表1 N2103膠帶順槽瓦斯涌出情況

圖2 N2103瓦斯?jié)舛取⑼咚褂砍隽孔兓€

4 原因分析

4.1 風(fēng)量不足

N2103膠帶順槽掘進(jìn)過程中隨著掘進(jìn)距離增加，供風(fēng)距離也隨著增加，煤壁瓦斯涌出量逐漸增加，且供風(fēng)能力逐漸減弱，導(dǎo)致掘進(jìn)工作面和回風(fēng)流瓦斯?jié)舛壬撸萍s工作面掘進(jìn)速度。

4.2 負(fù)壓不足

N2103膠帶順槽邁步鉆場內(nèi)施工的掘前預(yù)抽孔由北風(fēng)井永久瓦斯泵站代抽，巷道口孔板負(fù)壓22kPa，巷道往內(nèi)延伸2000m后，400瓦斯管末端負(fù)壓約為17kPa，抽采能力不足。

5 瓦斯治理改進(jìn)措施

（1）縮短N(yùn)2103膠帶順槽風(fēng)機(jī)距離迎頭的距離，保證N2103膠順風(fēng)量充足。

根據(jù)N2103膠順掘進(jìn)期間瓦斯涌出數(shù)據(jù)可知，當(dāng)工作面供風(fēng)距離（有效煤壁涌出距離）達(dá)到1000m左右時，巷道及工作面平均瓦斯涌出量將達(dá)到10m3/min左右，且受涌出時間影響，涌出量的80%集中在工作面500m范圍以內(nèi)。解決掘進(jìn)工作面及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛雀叩膯栴}，在堅持瓦斯抽采的同時，應(yīng)盡可能地縮短供風(fēng)距離，增加工作面有效風(fēng)量。

N2103膠順掘進(jìn)期間共前移局部通風(fēng)機(jī)3次，分別為3#貫、4#貫和5#貫。通過全負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)跟進(jìn)，局部通風(fēng)系統(tǒng)前移，不但持續(xù)穩(wěn)定地保證了工作面的有效風(fēng)量，同時部分巷道煤壁納入工作面全壓通風(fēng)系統(tǒng)，縮短工作面煤壁瓦斯涌出距離，降低了局部通風(fēng)系統(tǒng)稀釋瓦斯負(fù)擔(dān)，一定程度緩解了工作面瓦斯影響壓力。

（2）抽采系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將巷道的順層鉆孔單管路抽采更換為雙管路抽采，保證鉆孔的抽采負(fù)壓及抽采效果。巷道右?guī)屯瑫r吊掛2趟瓦斯管。

（3）對新鮮煤壁進(jìn)行噴漿處理，減少煤壁瓦斯涌出量。

N2103工作面切眼開始掘進(jìn)以后，N2103膠順供風(fēng)距離已接近1000m，巷道瓦斯涌出量持續(xù)上升，影響巷道掘進(jìn)施工。為此，對巷道煤壁進(jìn)行噴涂，噴涂范圍為切眼新掘巷道，噴涂材料為水泥砂漿，可減少瓦斯涌出。

6 結(jié)論

（1）縮短工作面供風(fēng)距離，保證工作面風(fēng)量充足，可一定程度降低工作面瓦斯?jié)舛取?/p>

（2）抽采管路由單管路抽采更換為雙管路抽采，可增加邁步鉆場內(nèi)抽采鉆孔抽采量，減少巷道內(nèi)煤壁瓦斯涌出量，降低巷道瓦斯?jié)舛取?/p>

（3）對新鮮煤壁進(jìn)行噴漿處理，減少煤壁瓦斯涌出量。

通過上述三個方面的改進(jìn)措施，巷道煤壁瓦斯涌出量降低到6.2m3/min以下，工作面風(fēng)筒出風(fēng)口風(fēng)量不低于1800m3/min，同時工作面的抽采量提升到24m3/min，從而確保了工作面回風(fēng)流瓦斯平均濃度在3.5%以下，回風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛冉档?5%，從而有效保證了N2103工作面的安全快速掘進(jìn)。