綜采面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究

郭榮輝

摘要：根據(jù)1301瓦斯地質(zhì)情況，對上隅角瓦斯來源進(jìn)行分析，根據(jù)1301回采工作面上隅角瓦斯來源，采用有針對性的上隅角瓦斯治理措施，取得了良好的效果，上隅角瓦斯?jié)舛仁冀K保持在0.5%以下，解決了上隅角瓦斯超限難題，為礦井的安全高效生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

關(guān)鍵詞：回采工作面;上隅角;瓦斯治理

1 概述

山西某礦為年產(chǎn)240萬t的大型現(xiàn)代化礦井，礦井相對瓦斯涌出量為36.43m3/t，絕對瓦斯涌出49.36m3/min。礦井開采分3個采區(qū)，現(xiàn)階段在2采區(qū)以及3采區(qū)分別布置一個綜采工作面。2采區(qū)的埋深約為360m，3采區(qū)埋深約為510m，由于3采區(qū)埋深較深，瓦斯涌出較2采區(qū)明顯增加。3采區(qū)正在回采的工作面為1301綜采工作面，開采3號煤層，煤層的平均厚度在3.8m，回采過程中絕對瓦斯涌出量在20m3/min，時常出現(xiàn)由于上隅角瓦斯超限引起工作面斷電情況，給礦井的安全生產(chǎn)帶來隱患，同時也制約回采工作的高效開展。因此，分析回采面上隅角瓦斯來源，并采取有針對性的上隅角瓦斯治理措施對保證礦井3采區(qū)回采工作面安全高效生產(chǎn)具有重要意義。

2 上隅角瓦斯來源分析

對1301回采工作面上隅角瓦斯數(shù)據(jù)測量分析，并結(jié)合回采面瓦斯地質(zhì)情況，回采面的瓦斯涌出除了開采的3號煤層落煤瓦斯以外還有以下幾個瓦斯涌出作用因素[1-3]。

2.1 回采面U型通風(fēng)

1301回采工作面采用傳統(tǒng)的U型通風(fēng)方式，當(dāng)風(fēng)流經(jīng)過回采面時難以避免的會有部分風(fēng)流漏入到采空區(qū)，同時由于進(jìn)風(fēng)順槽、回風(fēng)順槽壓差影響，漏入到采空區(qū)內(nèi)的風(fēng)流會攜帶大量的采空區(qū)瓦斯從上隅角位置向回風(fēng)順槽涌出，加之上隅角風(fēng)流速度較低，從而引起上隅角瓦斯出現(xiàn)一定程度的集中。

2.2 煤層頂、底板巖性

3號煤層的頂、底板巖層巖性均為砂巖，巖性較穩(wěn)定，質(zhì)地較為堅硬，回采過程中的周期來壓步距較大，經(jīng)常發(fā)生采后頂板不垮落情況，并在上隅角位置形成瓦斯庫，當(dāng)頂板垮落時，在垮落作用下，上隅角處瓦斯大量涌出，造成上隅角瓦斯超限。

2.3 緊鄰層影響

在3號煤層上部10m位置有2號煤層，煤層厚度在0.6m，為不可采煤層，取樣測定后2號煤層內(nèi)瓦斯含量達(dá)到12.3m3/t。3號煤層開采之后，2號煤層大量卸壓瓦斯涌出到回采面開采空間，進(jìn)一步造成上隅角瓦斯?jié)舛仍黾印?/p>

3 上隅角瓦斯治理技術(shù)

3.1 回采面合理分配風(fēng)量

回采面瓦斯的主要涌出來源是采空區(qū)瓦斯涌出，在一定程度上增加回采工作面風(fēng)量可以減少回采面的瓦斯?jié)舛龋峭瑫r也增加了回采面風(fēng)流的泄漏量，造成更多的采空區(qū)瓦斯涌出，因此需要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)節(jié)回采面的供風(fēng)情況。通過不斷的測量供風(fēng)與上隅角瓦斯?jié)舛戎g的關(guān)系，最終確定回采面供風(fēng)量在900～1000m3/min時，既可以滿足回采面供風(fēng)需要上隅角瓦斯?jié)舛纫草^底。

3.2 施工隔離墻

根據(jù)回采面進(jìn)、回風(fēng)順槽風(fēng)流特征，在進(jìn)風(fēng)以及回風(fēng)位置施工隔離墻，可以向采空區(qū)的漏風(fēng)量，傳統(tǒng)的隔離墻施工是采用編織袋裝煤進(jìn)行，存在施工的隔離墻與煤層頂板接觸不嚴(yán)情況[4-5]。因此，在隔離墻與頂板接觸部位采用黃泥進(jìn)行封堵。

3.3 瓦斯抽采

根據(jù)瓦斯涌出來源采用瓦斯抽采堵截方式，減少回采面的瓦斯涌出。根據(jù)1308回采面的瓦斯涌出來源分析可以知道，回采面的瓦斯來源主要有臨近的2號煤層瓦斯涌出、采空區(qū)瓦斯涌出以及開采的3號煤層落煤涌出，其中采空區(qū)瓦斯涌出占據(jù)約為45%。因此，采用高、低負(fù)壓兩種瓦斯抽采方案對回采面瓦斯進(jìn)行治理。

3.3.1 采空區(qū)埋管

在1301回采工作面的回風(fēng)順槽布置一趟直徑為450mm的低負(fù)壓瓦斯抽采管路，并在回采面煤壁前方10m位置分出一直徑為200mm抽采管路，兩趟管理間的間距控制在10m。450mm抽采管路深入到采空區(qū)內(nèi)20m左右，200mm管路深入到采空區(qū)10m左右。隨著回采工作面的不斷推進(jìn)在隨著回采工作的不斷開展，每推進(jìn)10m，拆除一趟管理，保證另外一管路在深入到采空區(qū)20m，依次循環(huán)布置。具體采空區(qū)埋管如圖1所示。

3.3.2 高位抽采鉆孔

在1301回風(fēng)順槽內(nèi)沒隔40m布置一個高位瓦斯鉆孔抽采鉆場，在鉆場內(nèi)布置12個高位瓦斯抽采鉆孔，布置的鉆孔直徑為113mm，鉆孔的終孔位置內(nèi)錯回風(fēng)順槽5～40，在豎向方向上分兩排進(jìn)行布置，終孔位置距離煤層頂板分別為12m、14m。高位瓦斯抽采鉆孔重疊間距為40m。布置的高位瓦斯抽采鉆孔超過2號煤層頂板，為了避免鉆孔穿過煤層時出現(xiàn)塌孔，進(jìn)而堵篩鉆孔情（下轉(zhuǎn)第105頁）（上接第103頁）況，可以在鉆孔穿過2號煤層時布置套管，并在套管上增加花眼，高位鉆孔提前回采工作面50m施工，不僅可以做到堵截臨近層瓦斯，而且還可以抽采頂板裂隙瓦斯，具體的高位抽采鉆孔布置如圖2所示。

3.3.3 設(shè)置風(fēng)障

在進(jìn)風(fēng)順槽下隅角位置隔離墻的外側(cè)處額外的增加一道風(fēng)障，以便減少向采空區(qū)內(nèi)的漏風(fēng)量。當(dāng)上隅角瓦斯?jié)舛瘸霈F(xiàn)增高趨勢時，在上隅角位置設(shè)置臨時風(fēng)障，改變上隅角處風(fēng)流流向，增加向上隅角的供風(fēng)量，稀釋上隅角瓦斯。

3.3.4 安設(shè)瓦斯稀釋器

在回風(fēng)順槽安裝一臺風(fēng)動的瓦斯稀釋器，設(shè)備工作過程中不帶電進(jìn)行，不會產(chǎn)生火花，將瓦斯稀釋器接入到壓風(fēng)以及壓水之后，水、風(fēng)以噴霧形式作用于上隅角，不僅可以增加上隅角的新鮮風(fēng)流供應(yīng)量，而且提升了上隅角風(fēng)流速度，防止出現(xiàn)瓦斯聚集。

4 總結(jié)

根據(jù)1301回采工作面上隅角瓦斯來源，并根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件，提出采用合理配風(fēng)、施工隔離墻、布置低壓瓦斯抽采管理及高位瓦斯抽采鉆孔、設(shè)置風(fēng)障及安設(shè)瓦斯稀釋器等綜合措施，有效的降低了上隅角瓦斯?jié)舛?，可以?shí)現(xiàn)回采面的安全高效生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王煥斌.綜采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2017，46（08）：233-234.

[2]高俊德.綜采工作面上隅角瓦斯綜合治理技術(shù)[A].陜西省煤炭學(xué)會.煤礦綠色高效開采技術(shù)研究—陜西省煤炭學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（2016）[C].陜西省煤炭學(xué)會：陜西省煤炭學(xué)會，2016.

[3]楊真，張世明.綜采工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)實(shí)踐[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，43（S1）：86-88+119.

[4]尚寶寶，冀帥.綜采工作面上隅角瓦斯綜合治理技術(shù)[J].水力采煤與管道運(yùn)輸，2011（03）：9-10.

[5]江山，李旭澤.采面上隅角煤體空隙充填瓦斯治理技術(shù)[J].中州煤炭，2011（06）：98-99.