葛泉礦1623放頂煤工作面瓦斯治理研究

(冀中能源股份公司葛泉礦，河北 沙河 054106)

一、引言

葛泉礦隸屬冀中能源股份有限公司，最新的瓦斯等級鑒定報告顯示為低瓦斯礦井。低瓦斯礦井處理瓦斯的方式一般以通風(fēng)為主，輔助以吊掛導(dǎo)風(fēng)障，采用高壓風(fēng)水炮彈等稀釋瓦斯。然而吊掛風(fēng)障和風(fēng)水炮彈等方式稀釋瓦斯的能力有限，存在不穩(wěn)定性。本文提供了一種利用自然負(fù)壓差，采用骨架風(fēng)筒和珍珠巖，人為構(gòu)建簡易抽放系統(tǒng)的方法。這種方法簡便易行，穩(wěn)定性好。并在現(xiàn)場取得良好的效果，為類似情況提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。

二、正文

葛泉礦核定生產(chǎn)能力95萬噸/年，屬低瓦斯礦井，采用中央并列抽出式通風(fēng)方式，采區(qū)采用兩條上山，一進(jìn)一回，工作面采用U型通風(fēng)方式。1623工作面位于礦井南翼二采區(qū)，絕對瓦斯涌出量達(dá)到2.8m3/min，屬于低瓦斯礦井的瓦斯管理重點(diǎn)區(qū)域。由于工作面設(shè)計等原因采用下行通風(fēng)方式，工作面順槽180米，平均傾角為28°，工作面煤厚3.0米，采用綜合機(jī)械化放頂煤開采。

葛泉礦1623工作面采用下行通風(fēng)，放頂煤四六制回采，兩班生產(chǎn)，一班檢修，一班放頂。工作面按照風(fēng)量計算辦法計算出應(yīng)配風(fēng)量520m3/min，由于下行通風(fēng)方式不利于瓦斯排放，導(dǎo)致瓦斯容易在回風(fēng)隅角處積聚。實(shí)際生產(chǎn)中測得工作面瓦斯?jié)舛?.6%，隅角瓦斯達(dá)到2%，回風(fēng)瓦斯達(dá)到0.8%，直接限制了工作面對額生產(chǎn)工作。為此，采取了增大通風(fēng)風(fēng)量，利用通風(fēng)稀釋瓦斯的辦法，然而當(dāng)風(fēng)量達(dá)到720 m3/min時，瓦斯含量仍達(dá)不到回采要求范圍。故而制定了一些列瓦斯治理措施。

采取的常規(guī)措施有工作面順槽每2米施工一個短壁瓦斯釋放孔，間隔一個釋放孔采取靜壓注水，以促進(jìn)煤體瓦斯涌出；嚴(yán)格控制隅角空頂面積，采用割兩刀放一次頂?shù)墓に?，頂板垮落不?shí)區(qū)域采用珍珠巖充填，以防止隅角瓦斯積聚；生產(chǎn)班瓦斯?jié)舛容^高時采用風(fēng)障導(dǎo)風(fēng)稀釋隅角瓦斯；控制割煤速度，保持均速割煤，當(dāng)工作面瓦斯達(dá)到0.6時停止割煤，當(dāng)將至0.5以下時方可割煤。常規(guī)措施下，取得了一定成效：割煤時工作面瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.5-0.6%，回風(fēng)隅角處瓦斯將至1.5%，檢修及放頂期間工作面瓦斯?jié)舛?.3-0.4%，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛葹?.0%。

在采取常規(guī)措施后，試運(yùn)行一個多月的時間，隅角瓦斯仍時不時超限報警。為解決隅角瓦斯存在超限的問題。針對隅角瓦斯涌出特點(diǎn)：考慮放頂煤回采，采空區(qū)內(nèi)浮煤持續(xù)釋放瓦斯。同時工作面回采時煤體釋放大量瓦斯隨風(fēng)流排出，在回風(fēng)隅角處容易滯留，導(dǎo)致瓦斯在回風(fēng)隅角積聚。

在常規(guī)措施沒有明顯效果的情況下，提出了一種構(gòu)想，即建立簡易抽放系統(tǒng)，將隅角積聚的瓦斯抽出排放到采區(qū)回風(fēng)巷。首先通過測量工作面回風(fēng)隅角與采區(qū)回風(fēng)巷的自然風(fēng)壓壓差，實(shí)測值為100pa的正壓。認(rèn)為采用負(fù)壓抽出方法是可行的?，F(xiàn)場采用骨架風(fēng)筒，自回風(fēng)隅角續(xù)接至采區(qū)回風(fēng)巷。同時在回風(fēng)隅角采用珍珠巖實(shí)體充填，形成一堵墻將采空區(qū)與回風(fēng)隅角隔斷，骨架風(fēng)筒口必須穿過實(shí)體珍珠巖墻到達(dá)采空區(qū)，留有一段負(fù)壓空間。這樣就可以將工作面支架后溜子及隅角采空區(qū)內(nèi)涌出的瓦斯通過負(fù)壓風(fēng)筒抽出，直接排放到采區(qū)回風(fēng)巷?，F(xiàn)場試驗(yàn)測得負(fù)壓風(fēng)筒出風(fēng)口風(fēng)量 為60m3/min，瓦斯?jié)舛?%，可計算出抽出的絕對瓦斯涌出量為1.8m3/min。隨著時間的延長，負(fù)壓風(fēng)筒出口處瓦斯?jié)舛炔粩嘟档?，最終穩(wěn)定在2%一下。說明負(fù)壓抽出量與采空區(qū)涌出量持平。為保證一通三防安全，在出風(fēng)口設(shè)置甲烷傳感器，以持續(xù)監(jiān)測抽出的瓦斯含量，但并不設(shè)置斷電功能。而在采區(qū)回風(fēng)和抽出瓦斯混合的下風(fēng)側(cè)設(shè)置具有斷電功能的甲烷傳感器，以保證混合風(fēng)流超過斷電值時能夠?qū)⒒仫L(fēng)巷中的電氣設(shè)備斷電。

統(tǒng)計了1623工作面采取措施前、采用常規(guī)措施后及采用負(fù)壓風(fēng)筒后的監(jiān)測系統(tǒng)甲烷傳感器曲線，以上圖表為工作面回采割煤時的平均值。采取措施前工作面為0.6%，回風(fēng)隅角為2%，工作面回風(fēng)為0.8%；采用常規(guī)措施后工作面降為0.5%，回風(fēng)隅角為1.5%，工作面回風(fēng)為0.6%，說明措施有效，但對隅角瓦斯作用不明顯，同時也證明隅角瓦斯?jié)舛入m高，但總量不多，主要是采空區(qū)釋放。采用負(fù)壓風(fēng)筒專門處理隅角瓦斯后工作面為0.3%，回風(fēng)隅角為0.6%，工作面回風(fēng)為0.4%。數(shù)據(jù)表明，負(fù)壓風(fēng)筒對隅角瓦斯效果明顯，對于工作面及回風(fēng)也有一定作用。

該本研究為低瓦斯礦井的瓦斯重點(diǎn)管理區(qū)域的瓦斯治理提供了一種可借鑒方法。對于高瓦斯礦井在沒有抽放系統(tǒng)的情況下也適用。在采取常規(guī)措施不能處理瓦斯時，采用這種方法，簡單易行，為類似礦井提供了可借鑒經(jīng)驗(yàn)。