東于煤礦03303綜采工作面瓦斯綜合治理相關(guān)探究

齊電水

摘 要：根據(jù)東于煤礦03303綜采工作面的生產(chǎn)要素及環(huán)境因數(shù)，調(diào)整優(yōu)化通風系統(tǒng)及采煤工藝后，形成工作面膠帶順槽進風，回風順槽回風的“U”型通風方式。本面采用了本煤層、工作面兩端頭采空區(qū)和下部煤層同時進行瓦斯抽采的綜合瓦斯治理方法，有效控制瓦斯對綜采工作面的影響，取得了較好的瓦斯治理的效果。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；瓦斯抽采；瓦斯治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.065

目前，煤炭依然是我國國民經(jīng)濟的能源支柱，而且煤炭將在一個相當長的時間內(nèi)都會占據(jù)著主要能源的位置。但是煤礦安全的現(xiàn)實情況卻不容樂觀，特別是高瓦斯礦井的瓦斯綜合治理更需要國家及企業(yè)更多的投入。經(jīng)濟的快速增長促進煤炭工業(yè)的健康發(fā)展，提升人們對煤礦瓦斯治理工作的重視，促進整個煤礦行業(yè)的健康穩(wěn)定的發(fā)展。

綜采工作面的瓦斯來源有采空區(qū)瓦斯及采煤工作面涌出的瓦斯，03303綜采工作面采用未卸壓抽采（預(yù)抽）和邊采邊抽方法，可以針對性的對瓦斯進行綜合治理，保證瓦斯在可控的范圍內(nèi)，促進工作面的安全生產(chǎn)。東于煤礦絕對瓦斯涌出量：78.01 m3/min，相對瓦斯涌出量：36.81 m3/t，定性為高瓦斯礦井。

1 工作面概況及瓦斯分析

03303工作面整體為西北高東南低緩傾斜的單斜構(gòu)造，煤巖層傾角2°～11°，平均5°。直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚1.0m；直接底為細砂巖，平均厚度為0.8m。本面平均瓦斯含量：6.92m3/t，本煤層透氣系數(shù)為3.28m2/（Mpa·d），煤塵具有爆炸性。工作面建有瓦斯抽放系統(tǒng)，采用本煤層（順層孔）、鄰近層（底抽巷）和采空區(qū)（高位孔）同時抽采的綜合瓦斯抽采方法。本煤層瓦斯抽采鉆孔隨著工作面的推進，對煤體卸壓，邊采邊抽，提高了瓦斯抽采率，減少了推采期間的瓦斯涌出量。

東于煤礦主要開采煤層為03#、2#煤層，由03#煤頂板垮落，裂隙增加，這樣就為瓦斯流動提供了良好的條件，02#煤層的瓦斯通過層間裂隙向03#煤層采空區(qū)釋放。03#煤層的開采則是對2#煤層進行卸壓，使2#煤層中的瓦斯通過裂隙自然向03#煤采空區(qū)釋放。采空區(qū)封存的大量瓦斯又向工作面釋放，這就造成工作面及回風上隅角的瓦斯?jié)舛瘸?，例?3303工作面兩端頭垛子后方采空區(qū)側(cè)，多次出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，這種情況下采用底抽管及上部插管抽采的方法來排放瓦斯。邊推采邊抽出采空區(qū)瓦斯。

2 本煤層（03#煤）瓦斯抽采

2.1 鉆孔布置

工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔布置在回風順槽，沿煤層走向每隔6米布置一個，鉆孔布置在回風順槽沿煤層迎面垂直（與順槽成90°）布置。若鉆孔較深，施工困難時，可在工作面膠帶順槽施工鉆孔，以提高工作面的瓦斯抽采量。目前工作面回風順槽鉆機具備施工190m的能力。

2.2 鉆孔的有效抽采時間

根據(jù)本礦2#煤層瓦斯自然涌出量的測定結(jié)果：百米鉆孔的初始瓦斯涌出量：3.9356～6.3869（×10-3m3/min·100m），鉆孔瓦斯流量的衰減系數(shù)：0.0471～0.0481d-1。百米鉆孔在不同時間（t）內(nèi)的可抽采的瓦斯總量（Qt）和鉆孔抽采有效系數(shù)（K），根據(jù)以下公式計算：

其中：Qt—百米鉆孔在t時間內(nèi)可抽瓦斯總量， m3；q0—百米鉆孔初始瓦斯涌出量，m3/min·100m；α—鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，d-1；t —抽采時間， d；K—鉆孔抽采有效系數(shù)，%；e—常數(shù) e=2.72是自然對數(shù)的底數(shù)。

3 工作面端頭采空區(qū)瓦斯抽采

由于工作面采空區(qū)采用自然垮落法處理，導(dǎo)致大部分區(qū)域會冒落嚴實，導(dǎo)致瓦斯主要存在于工作面兩端頭順槽未冒落嚴實區(qū)域內(nèi)，還有支架底座箱后部空間內(nèi)。而采空區(qū)與回風隅角相連，因此，采用切頂排打設(shè)垛子，垛子下方預(yù)埋底抽采管路，垛子上方進行插管抽采的方法抽放采空區(qū)的瓦斯。即在工作面回風順槽內(nèi)預(yù)先敷設(shè)一路瓦斯抽放管路（Φ273mm），每三節(jié)管路（18m）增設(shè)一個三通，安設(shè)立管（Φ273mm）頂部密封，立管頂端布置0.5m-1.5m的花眼，隨工作面推采立管埋入采空區(qū)后進行抽采。

支架后部冒落區(qū)空間大，空隙率較高，瓦斯涌出量較大，這部分瓦斯受工作面漏風和風壓作用，會沿著冒落區(qū)空間向工作面回風順槽和回風隅角涌動。因此在工作面回風隅角切頂排范圍打設(shè)密閉垛子，并布置抽采管路，形成抽采負壓區(qū)，將該區(qū)域的高濃度瓦斯由垛子下部抽采管路和垛子上方的插管抽出。具體方法為：隨工作面的推進，對工作面兩端頭及時退錨，確保頂板在切頂排后方及時垮落，從而使支架、隅角垛子和采空區(qū)形成半封閉狀態(tài)（必要時使用舊風帶等沿切頂排設(shè)擋風簾進行封閉），靠垛子下部瓦斯抽采管和垛子上部抽采軟管（將抽放軟管（Φ159mm）靠垛子上部插入切頂線以內(nèi)1～2m）進行抽放，必要時可增設(shè)三通輔助抽采瓦斯，控制采空區(qū)瓦斯?jié)舛?。插管用防靜電、防阻燃扎帶吊掛在回風順槽頂板上（如圖1）。

4 鄰近層涌出瓦斯抽放

利用工作面回風巷分別向鄰近層（2#煤層）和回風隅角（老塘頂板裂隙帶）打迎面斜交的鉆孔進行瓦斯抽采。隨著工作面的推采，采空區(qū)頂板冒落和卸壓裂隙作用使用鉆孔邊采邊抽瓦斯，從而提高工作面的瓦斯抽采率，減少采空區(qū)的瓦斯?jié)舛取?/p>

4.1 上隅角高位鉆孔布置

鉆孔布置方式：鉆場布置在工作面回風順槽，高位鉆場每隔30米布置一個鉆場，每個鉆場布置10個鉆孔，分高、低位布置，先打5個低位鉆孔，退后15米施工5個高位鉆孔，為一組鉆場，下一組鉆場在前一組鉆場1#鉆孔后30米位置施工。

4.2 鉆孔施工工藝

封孔工藝：（1）將封孔器套在瓦斯抽放實管上把囊袋用鐵絲均勻扎緊。（2）將扎好的封孔器和抽放管一起送到預(yù)定鉆孔內(nèi)。（3）將注漿泵與氣源連接，調(diào)整好氣壓閥，倒入清水，打開注漿泵和攪拌器開關(guān)看是否能夠正常工作。（4）打開氣動攪拌器倒入注漿料攪拌均勻后開始注漿。（5）注漿泵停止工作后將注漿折死，打開泄壓閥，去掉注漿管清洗注漿泵。

鉆孔施工采用ZDY-3200型坑道鉆機，配套鉆桿選用φ63.5mm，每節(jié)長度1.5m的錐扣鉆探鉆桿，鉆頭選用Φ94mm三翼鉆頭。

5 效果分析

（1）通過調(diào)整開采方法，與合理抽采方式形成綜合瓦斯治理措施，工作面瓦斯?jié)舛鹊玫搅擞行Э刂疲沤^了工作面瓦斯超限的問題。

（2）通過正確布置抽采管路和鉆孔，控制瓦斯抽采范圍和抽采效率，保持瓦斯抽采濃度在最高濃度邊界，達到采空區(qū)瓦斯的抽采量與涌出量基本平衡，最大限度的進行瓦斯抽采，工作面的瓦斯綜合抽采率達到70%以上。

6 結(jié)論

綜上所述，工作面采空區(qū)及采動影響的鄰近煤層的瓦斯抽采必須與瓦斯釋放通道的分布相適應(yīng)，并且做到抽采量與瓦斯涌出量相平衡才能夠收到較好的效果。通過優(yōu)化開采工藝和瓦斯抽采合理，配合采空區(qū)瓦斯綜合治理措施的應(yīng)用，有效減小了瓦斯對綜采工作面生產(chǎn)的影響，杜絕了工作面范圍的瓦斯超限問題，實現(xiàn)了工作面的安全生產(chǎn)。

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