大采高綜采工作面初采期間瓦斯綜合治理技術(shù)

[摘 要]為了解決大采高工作面初采期間，高抽巷、底抽巷、上隅角埋管等瓦斯治理工程暫時(shí)無法充分有效發(fā)揮作用，采空區(qū)易集聚大量高濃度瓦斯，頂板冒落不及時(shí)，易造成瓦斯超限的實(shí)際問題，通過采用超前密集順層鉆孔，高抽巷貫通孔，大流量抽采系統(tǒng)，瓦斯動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及預(yù)警，煤層注水及礦壓控制等多個(gè)方面采取措施，確保了安全順利回采。

[關(guān)鍵詞]大采高；初采；瓦斯治理；技術(shù)；

中圖分類號(hào)：TD712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0373-01

0 引言

采煤工作面初采是煤礦瓦斯管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，回采初期因采空區(qū)尚未冒落，工作面頂?shù)装鍘r層未松動(dòng)卸壓，高抽巷、底抽巷等瓦斯治理工程尚不能有效發(fā)揮作用，特別是大采高工作面，由于切眼跨度大，支護(hù)強(qiáng)度高，回采時(shí)往往不能及時(shí)冒落，因而形成一個(gè)巨大的“瓦斯庫”，一旦頂板懸頂達(dá)到極限瞬間冒落，極易造成采空區(qū)集聚的高濃瓦斯瞬間大量涌入工作面，造成瓦斯超限事故。

1 工作面概況

1341（3）工作面為謝橋礦第二個(gè)開采13-1煤的大采高工作面，工作面標(biāo)高-555～609m，走向長(zhǎng)982.4m，傾斜長(zhǎng)206.5m，煤層均厚5m，傾角10～15°。原始瓦斯含量6.1m3/min，可解析瓦斯含量5.1 m3/min。回采瓦斯治理措施主要為高抽巷，高抽巷距距13-1煤頂板法距28～32m，內(nèi)錯(cuò)上順槽20m，預(yù)計(jì)回采絕對(duì)瓦斯涌出量40m3/min。

2 初采期間瓦斯綜合治理技術(shù)

2.1 初采段密集順層交叉鉆孔采前預(yù)抽

在上、下順槽鉆場(chǎng)內(nèi)施工工作面順層鉆孔，終孔間距5m，在工作面開切眼設(shè)計(jì)3個(gè)鉆場(chǎng)，施工扇形密集順層鉆孔，終孔間距3m，控制工作面前方80m范圍內(nèi)煤體， 所有鉆孔全程下1吋花管護(hù)孔，具體見圖1?；夭汕斑M(jìn)行預(yù)抽，回采期間實(shí)施卸壓攔截抽采，抽采負(fù)壓≥13Kpa，預(yù)抽時(shí)間累計(jì)113天，抽采瓦斯量約45萬m3，抽采率61%。預(yù)抽后實(shí)測(cè)初采段煤體可解吸瓦斯含量1.96 m3/min。

2.2 高抽巷貫通孔

為使高抽巷自回采開始即可發(fā)揮作用，在工作面切眼對(duì)應(yīng)位置，向高抽巷施工貫通孔，孔徑Φ113mm，設(shè)計(jì)施工20個(gè)。實(shí)際施工過程中，根據(jù)高抽巷管路抽采能力進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，成孔后采用Φ153mm鉆頭擴(kuò)孔，共施工14個(gè)，額定通過流量178 m3/min。通過圖3可以看出，高抽巷在回采之初混合流量即達(dá)到100 m3/min，抽采濃度1.2%，說明貫通孔與采空區(qū)溝通良好，隨著工作面不斷推進(jìn)，抽采濃度逐漸上升，最高濃度16.6%，最大流量135m3/min。

2.3 供風(fēng)最大化

初采期間加大工作面配風(fēng)量，保證工作面風(fēng)量≥2600 m3/min。通過系統(tǒng)調(diào)整，工作風(fēng)量最大3300 m3/min，回采穩(wěn)定在3000 m3/min。

2.4 大流量抽采

2.4.1高抽巷埋設(shè)3路抽采管（2路Φ477、1路Φ325），采用地面1臺(tái)2BEF72泵獨(dú)立抽采（額定流量500 m3/min），設(shè)計(jì)系統(tǒng)流量≥140m3/min。

2.4.2上隅角敷設(shè)2路Φ325抽采管，采用2臺(tái)2BE-403移動(dòng)泵（額定流量86 m3/min），設(shè)計(jì)流量≥120 m3/min。初采期間系統(tǒng)設(shè)計(jì)總抽采流量達(dá)260 m3/min，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高低濃分開抽采。

2.5 瓦斯監(jiān)測(cè)及預(yù)警

2.5.1工作面割煤時(shí)，專職瓦斯檢查員對(duì)工作面煤壁、架頭及回風(fēng)流瓦斯變化情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢查，當(dāng)煤壁、架頭瓦斯?jié)舛取?.5%或回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛取?.5%時(shí)，必須停止煤機(jī)割煤。

2.5.2初采期間在1341（3）上隅角敷設(shè)束管，工作面每退尺5m，新增設(shè)一路束管，束管檢測(cè)口設(shè)在上隅角頂部，每小班檢查不少于3次，確保連續(xù)監(jiān)測(cè)采空區(qū)瓦斯情況。

2.6 煤層注水

在工作面上、下兩巷靠近切眼的鉆場(chǎng)內(nèi)，利用已施工的順層鉆孔進(jìn)行煤層高壓注水，每個(gè)鉆孔均通過直徑16mm高壓膠管與注水裝置連接。

2.7 合理控制工作面采向及推進(jìn)度

2.7.1嚴(yán)格跟頂回采，減少頂部遺煤，每圓班退尺不超過5m，采高控制在4.8m～5m。

2.7.2工作面退尺10m后，保證工作面下出口超前上出口不小于15m，工作面呈偽斜布置，控制頂板分步來壓，保證頂板分段冒落。

3 應(yīng)用效果

3.1 瓦斯治理方面

回采初期上隅角充呈進(jìn)風(fēng)狀態(tài)，由此判斷大流量抽采效果明顯，由于切眼順層鉆孔對(duì)回采前方瓦斯提前進(jìn)行預(yù)抽和煤層注水，回采過程中煤璧站立較好，未發(fā)生片幫現(xiàn)象，煤體塑性增強(qiáng)，瓦斯含量顯著降低，割煤期間煤璧瓦斯0.5%～0.8%。工作面于2012年6月23日正式回采，至6月29日初次放頂結(jié)束，平均日產(chǎn)6800t，最高日產(chǎn)11400t，風(fēng)排瓦斯量9 m3/min，抽采量22 m3/min，抽采率71%。回風(fēng)瓦斯最大0.57%，平均0.27%，最大絕對(duì)瓦斯涌出量36.5 m3/min。實(shí)現(xiàn)了安全順利初采。

3.2 頂板管理方面

通過合理控制采高及推進(jìn)度，控制工作面下出口超前距離，有效緩解了工作面頂板初次來壓劇烈程度，避免了頂板的大面積突然垮落，通過架后采空區(qū)頂板觀測(cè)，自下向上向兩巷開始逐漸冒落，壓力顯現(xiàn)平穩(wěn)，支架壓力觀測(cè)未出現(xiàn)明顯的壓力突然增大及泄液現(xiàn)象，推進(jìn)至31m時(shí)老頂全部垮落，初次放頂結(jié)束。

4 結(jié)語

4.1高抽巷在回采初期必須盡快發(fā)揮作用，盡量采用大直徑貫通孔，鉆孔通過流量應(yīng)大于高抽巷設(shè)計(jì)流量。抽采系統(tǒng)能力必須滿足設(shè)計(jì)要求。本面設(shè)計(jì)流量≥200m3/min，系統(tǒng)實(shí)際流量280m3/min，實(shí)現(xiàn)抽采“最大化”。

4.2在回采前對(duì)初采范圍的煤體實(shí)施鉆孔預(yù)抽和煤層注水。一是降低本煤層瓦斯含量，減少割煤時(shí)瞬間瓦斯涌出，避免與采空區(qū)瓦斯形成疊加效應(yīng)。二是提高了煤體強(qiáng)度，針對(duì)5m以上的大采高工作面，一旦片幫極易造成瓦斯超限。

4.3 初采期間防止頂板大面積突然冒落是瓦斯治理的重要環(huán)節(jié)，因此必須加強(qiáng)頂板管理，嚴(yán)格跟頂回采，減少采空區(qū)遺煤。合理控制采向，保持合理推進(jìn)度，使頂板緩慢分段垮落。

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作者簡(jiǎn)介：

劉吉祥（1984-），男，工程師，2006年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)安全工程專業(yè)，現(xiàn)工作于淮南礦業(yè)集團(tuán)安全監(jiān)察局通風(fēng)處，從事“一通三防”及瓦斯、防突管理。