夏闊坦煤礦1005 綜放工作面的瓦斯綜合防治技術(shù)

王廣宏

（中煤科工集團(tuán) 重慶研究院，重慶 400037）

夏闊坦煤礦為高瓦斯礦井，自建礦以來(lái)長(zhǎng)期采用炮采工藝，2012 年3 月改用綜合機(jī)械化放頂煤工藝；由于礦井開(kāi)采煤層厚、推進(jìn)速度快、產(chǎn)量高、瓦斯涌出量大，造成瓦斯治理困難。為保證1005 綜放工作面的開(kāi)采成功，并準(zhǔn)確獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高綜放工作面的瓦斯防治水平，需對(duì)1005 綜放工作面瓦斯涌出規(guī)律進(jìn)行分析研究，掌握綜放條件下的瓦斯涌出規(guī)律，采取針對(duì)性的防治措施，做到超前預(yù)防，超前處理，消除、減弱瓦斯災(zāi)害，提高礦井瓦斯防治水平，實(shí)現(xiàn)礦井安全生產(chǎn)。

1 礦井工作面的概況

夏闊坦煤礦為單翼開(kāi)采，共一個(gè)采區(qū)。1005 綜放工作面位于礦井主斜井以西，工作面標(biāo)高+1554～+1527 m，工作面走向長(zhǎng)度900 m，傾斜長(zhǎng)度100 m。1005 工作面開(kāi)采下10 號(hào)煤層，賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層傾角10.5～13°，煤層厚度5.7～7 m，工作面煤層平均瓦斯含量5.912 m3/t，上距下8 號(hào)煤層平均層間距63.41 m，下距下12 號(hào)煤層平均層間距28 m。工作面采用“U”型均壓通風(fēng)方式，平均進(jìn)風(fēng)量1 300 m3/min，頂板管理為全部跨落法。

2 工作面瓦斯涌出規(guī)律

工作面瓦斯涌出量的大小主要取決于煤層瓦斯含量、工作面回采工藝、工作面開(kāi)采強(qiáng)度、工作面回采率、工作面采空區(qū)漏風(fēng)、工作面推進(jìn)速度等因素。

1）瓦斯?jié)舛确植家?guī)律。為了掌握夏闊坦煤礦綜放工作面瓦斯特點(diǎn)，先對(duì)工作面的瓦斯?jié)舛确植紶顩r進(jìn)行測(cè)定分析。根據(jù)夏闊坦煤礦1005 綜放工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，得出其瓦斯?jié)舛确植家?guī)律：a.從煤壁到采空區(qū)，瓦斯?jié)舛茸兓?guī)律呈“馬鞍”形，即“高、底、高”。b.從工作面進(jìn)風(fēng)巷至回風(fēng)流，瓦斯?jié)舛戎饾u增大，上部瓦斯?jié)舛仍黾犹荻容^大，中、下部瓦斯?jié)舛仍黾犹荻容^小。

2）瓦斯涌出分布規(guī)律。a.瓦斯涌出與放頂煤的關(guān)系：實(shí)測(cè)結(jié)果表明，放頂煤時(shí)，1005 綜放工作面平均瓦斯?jié)舛扔?.32%至0.62%，增加93.8%；瓦斯排放量由4.5 m3/min 至8.9 m3/min，增加97.8%。可見(jiàn)放頂煤對(duì)1005 綜放工作面的瓦斯涌出有著重要影響。b.瓦斯涌出與綜采面推進(jìn)速度（產(chǎn)量）的關(guān)系：根據(jù)1005 綜放工作面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制出瓦斯絕對(duì)涌出量與推進(jìn)速度關(guān)系曲線，見(jiàn)圖1，當(dāng)推進(jìn)速度不大時(shí)，絕對(duì)瓦斯涌出量隨推進(jìn)速度增加而增加；推進(jìn)速度大到一定值后，曲線逐漸平緩。

圖1 瓦斯涌出與綜采面推進(jìn)速度（產(chǎn)量）的關(guān)系圖

3 瓦斯綜合防治措施

1）本煤層瓦斯預(yù)抽。1005 綜放工作面，推進(jìn)快、產(chǎn)量大、瓦斯涌出量大，回采前要對(duì)回采區(qū)域進(jìn)行預(yù)抽煤層瓦斯，降低煤層瓦斯含量。根據(jù)下10 號(hào)煤層瓦斯基本參數(shù)（如表1 所示）及國(guó)內(nèi)同類(lèi)礦井抽采經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)鉆孔間距4 m，鉆孔直徑75 mm，鉆孔施工長(zhǎng)度90 m，預(yù)抽時(shí)間不少于6 個(gè)月。通過(guò)預(yù)抽煤層瓦斯，工作面回采時(shí)，工作面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛冉抵?.3%以下，幾乎未發(fā)生過(guò)瓦斯超限現(xiàn)象。工作面回采區(qū)域預(yù)抽鉆孔布置簡(jiǎn)圖，見(jiàn)圖2。

表1 1005 工作面下10 號(hào)煤層瓦斯基本參數(shù)表

圖2 順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯簡(jiǎn)圖

2）均壓通風(fēng)，減少采空區(qū)瓦斯涌出量。a.根據(jù)工作面進(jìn)回風(fēng)巷設(shè)計(jì)斷面、回采期間巷道受采動(dòng)變形影響、風(fēng)流在采空區(qū)的流動(dòng)規(guī)律，考慮到采空區(qū)瓦斯涌出量較大的特點(diǎn)，對(duì)1005 工作面采取均壓通風(fēng)，以減少采空區(qū)瓦斯涌出量，從而降低上隅角瓦斯?jié)舛?。b.1005 工作面均壓通風(fēng)采用FBD№8.0/2×55 壓入式通風(fēng)機(jī)，電機(jī)型號(hào)YBT-2-250M-2，電機(jī)功率2×55 kW，風(fēng)量范圍600～950 m3/min。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次實(shí)踐，工作面進(jìn)風(fēng)巷平均負(fù)壓700 Pa，回風(fēng)巷平均負(fù)壓750 Pa，進(jìn)風(fēng)量在1 300 m3/min 時(shí)為宜。c.加強(qiáng)通風(fēng)設(shè)施維護(hù)與管理，保證通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量，該工作面有關(guān)的所有風(fēng)門(mén)都裝可靠的機(jī)械彈簧閉鎖裝置，通風(fēng)員要對(duì)工作面每旬測(cè)風(fēng)一次，保證風(fēng)量穩(wěn)定在1 300 m3/min 左右，發(fā)現(xiàn)風(fēng)量不足或過(guò)大，及時(shí)匯報(bào)調(diào)度室處理。

3）采空區(qū)瓦斯抽采。a.高位鉆孔抽采瓦斯，見(jiàn)圖3。1005 綜放工作面風(fēng)巷下幫，每隔70 m 施工一個(gè)長(zhǎng)、寬、高為3×2.5×2.5m 的鉆場(chǎng)；在每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)沿工作面走向、向工作面施工6 個(gè)鉆孔，鉆孔長(zhǎng)度90～120 m，鉆孔終點(diǎn)位于裂隙帶內(nèi)，終孔間距5 m，鉆孔終孔點(diǎn)到工作面回巷道的水平距離為10～30 m。b.采空區(qū)埋管抽采瓦斯，見(jiàn)圖4。在回風(fēng)巷抽采管末端設(shè)一彎管，使抽采管口抬高至回風(fēng)巷頂，并設(shè)木垛對(duì)其管口進(jìn)行保護(hù)，以此形成埋管口；并在工作面的后部抽采管上，每隔25 m 安裝一組三通、控制閥門(mén)、埋管口組件。當(dāng)工作面向前推進(jìn)時(shí)，將埋管口保留在工作面的采空區(qū)，通過(guò)抽采系統(tǒng)抽采采空區(qū)瓦斯。當(dāng)回采工作面推進(jìn)至下一個(gè)埋管口三通處，接替埋管口已經(jīng)埋在采空區(qū)內(nèi)3～5 m，此時(shí)將埋在采空區(qū)前一埋管段控制閥門(mén)關(guān)閉，打開(kāi)下一循環(huán)的埋管口閥門(mén)，達(dá)到連續(xù)抽采采空區(qū)瓦斯的目的。埋管抽采管徑φ250 mm，抽采負(fù)壓控制在5～7 kPa，抽采瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)15%以上。為保證抽采安全，在采空區(qū)瓦斯抽采過(guò)程中，必須經(jīng)常檢測(cè)CO 和溫度等參數(shù)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)自然發(fā)火征兆時(shí)，必須暫停抽采、采取相應(yīng)措施。

圖3 頂板高位鉆孔布置簡(jiǎn)圖

圖4 采空區(qū)埋管抽采布置示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)對(duì)1005 綜放工作面瓦斯?jié)舛确植技坝砍鲆?guī)律分析，提出了針對(duì)夏闊坦煤礦厚煤層綜放工作面瓦斯治理的措施：采用均壓通風(fēng)、工作面瓦斯預(yù)抽、采空區(qū)瓦斯抽采。通過(guò)以上措施，有效防止了上隅角瓦斯超限及工作面瓦斯超限問(wèn)題，確保了礦井安全生產(chǎn)。

[1] 戴廣龍,儲(chǔ)方健.綜采放頂煤工作面瓦斯涌出規(guī)律的分析[J].煤礦安全,2005,36(8)：55-57.

[2] 俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州∶中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,1992.

[3] 陳書(shū)楷,牛國(guó)慶,呂健全,等.“三軟”特厚煤層高沼綜放面瓦斯綜合治理[J].礦業(yè)安全與環(huán)保,2005,31(8)：42-43.