上海廟礦區(qū)瓦斯異常區(qū)綜合治理研究

魏 文 鞏奉剛 臧德梁

（新汶礦業(yè)集團(tuán)內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂托克前旗 016200）

1 概況

內(nèi)蒙古福城礦業(yè)有限公司1906S工作面位于+150水平一采區(qū)南翼，工作面走向長(zhǎng)1176m，傾斜長(zhǎng)190m。工作面以西為1905S采空區(qū)，以東、以南為九層煤未開(kāi)采區(qū)域，以北為1906S撤面通道。1906S綜采工作面煤層傾角20°～23°,平均開(kāi)采厚度4.0m，工作面埋深841～932m。工作面采用單一走向長(zhǎng)壁后退式采煤方法，全部垮落法管理頂板。正常開(kāi)采期間回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.6%～1%，回風(fēng)隅角瓦斯?jié)舛葹?.5%，嚴(yán)重影響了礦井的安全開(kāi)采。通過(guò)高位鉆孔配合上隅角管路聯(lián)合抽放、上隅角壘設(shè)兩道（隅角模塊）封堵墻、增設(shè)常開(kāi)射流水幕、導(dǎo)風(fēng)簾等新技術(shù)、新工藝，將工作面瓦斯?jié)舛扔行Э刂圃?.17%以下，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.08%～0.14%，上隅角瓦斯?jié)舛仍?.14%～0.21%，防止了瓦斯超限事故的出現(xiàn)，確保了礦井安全治災(zāi)。

2 瓦斯異常成因

針對(duì)1906S綜采工作面瓦斯賦存及涌出情況，結(jié)合1905S綜采工作面瓦斯治理技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)打設(shè)高位鉆孔及地質(zhì)構(gòu)造分析，研究判斷瓦斯涌出來(lái)源，系臨近三層煤體卸壓瓦斯串入九層煤采空區(qū)，導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量異常。

3 解決方案

3.1 瓦斯抽放

3.1.1 瓦斯抽放系統(tǒng)簡(jiǎn)介

如圖1、圖2所示，1906S綜采工作面利用+400m瓦斯抽放泵站對(duì)工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放。抽放泵站布置在1906S回風(fēng)巷外段以西進(jìn)風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷，泵站實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立通風(fēng)。+400m瓦斯抽放泵站內(nèi)安設(shè)兩臺(tái)ZWY-200/250型瓦斯抽放泵，真空泵型號(hào)ZBEY-52,轉(zhuǎn)數(shù)300r/min，氣量200m3/min，功率250kW。

1906S回風(fēng)巷上幫1.8m處分別敷設(shè)Ф400mm、Ф250mm瓦斯抽放復(fù)合鋼管各1500m（含回風(fēng)巷外段）。Ф400mm瓦斯抽放管路利用工作面上隅角敷設(shè)的Ф600mm骨架風(fēng)筒對(duì)工作面上隅角瓦斯抽放，Ф250mm瓦斯抽放管路對(duì)工作面瓦斯硐室內(nèi)高位鉆孔抽放，1906S綜采工作面實(shí)現(xiàn)了高低負(fù)壓分源瓦斯抽放。

圖1 +400m瓦斯抽放系統(tǒng)圖

圖2 +400m瓦斯抽放泵站

3.1.2 瓦斯抽放硐室布置情況

瓦斯抽放硐室規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高=4.0×3×2.8（m），回風(fēng)巷布置瓦斯抽放硐室12個(gè)，硐室間距100m。

3.1.3 瓦斯抽放鉆孔施工情況

1906S綜采工作面瓦斯抽放硐室內(nèi)布置有高位鉆孔與穿層鉆孔（如表1、表2、圖3、圖4所示）。每個(gè)鉆場(chǎng)內(nèi)布置10個(gè)高位鉆孔，與下幫平錯(cuò)距離分別為15m、20m、25m、30m。九層煤頂板以上50m布置3個(gè)高位鉆孔，分別為1、2、3號(hào)高位鉆孔；九層煤頂板以上40m布置4個(gè)高位鉆孔，分別為4、5、6、7號(hào)高位鉆孔；九層煤頂板以上30m布置3個(gè)高位鉆孔，分別為8、9、10號(hào)高位鉆孔。后鉆場(chǎng)高位鉆孔與前一鉆場(chǎng)高位鉆孔壓茬50m。

表1 1906S工作面高位鉆孔參數(shù)表

圖3 1906S工作面高位鉆孔布置示意圖

每個(gè)瓦斯抽放鉆場(chǎng)內(nèi)布置穿層鉆孔9個(gè)，平錯(cuò)上幫12m布置1、4、7號(hào)穿層鉆孔，平錯(cuò)下幫10m、20m分別布置2、5、8號(hào)穿層鉆孔與3、6、9號(hào)穿層鉆孔。后鉆場(chǎng)1、2、3號(hào)穿層鉆孔與前一鉆場(chǎng)壓茬50m，4～6號(hào)穿層鉆孔與7～9號(hào)穿層鉆孔平距35m。穿層鉆孔按33～42°傾角施工至3上層煤頂板以上2m，高度在九層煤頂板以上70m處。

圖4 1906S工作面穿層鉆孔布置示意圖

1906S綜采工作面共施工高位鉆孔120個(gè)，單孔長(zhǎng)度152m，總長(zhǎng)度18195m；施工穿層鉆孔108個(gè)，單孔長(zhǎng)度138m，總長(zhǎng)度14915m。1906S綜采工作面鉆孔施工總量33110m。

表2 1906S工作面穿層鉆孔參數(shù)表

3.1.4 瓦斯抽放情況

（1） 工作面高位鉆孔瓦斯抽放

表3 1906S綜采工作面5#鉆場(chǎng)鉆孔抽放情況表

現(xiàn)根據(jù)表3數(shù)據(jù)分析，高位鉆孔除3、8、9號(hào)效果不夠理想外，其他鉆孔抽放效果均較好。1號(hào)鉆孔位置在回風(fēng)巷下幫20m處，2號(hào)鉆孔在下幫25m處，均處于頂板以上50m處；4、5、6、7號(hào)高位鉆孔位于頂板以上40m處，距下幫位置分別為：15m、20m、25m、30m處，抽放效果較好；8、9、10號(hào)高位鉆孔位于頂板以上30m處，距下幫位置分別為：15m、20m、25m處，8、9號(hào)鉆孔抽放效果不佳，10號(hào)效果較好，位置距下幫25m處。

經(jīng)以上分析得出，高位鉆孔設(shè)置基本合格，除頂板以上30m處8、9號(hào)鉆孔距離下幫較近，且施工高度較低（30m）外，其他高位鉆孔抽放效果達(dá)到了預(yù)期效果。

（2）工作面穿層鉆孔瓦斯抽放

穿層鉆孔前期起到卸壓瓦斯效果，鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛?0%～25%；后期穿層鉆孔將起到高位鉆孔作用，對(duì)已施工的高位鉆孔有效補(bǔ)充，加大了采空區(qū)瓦斯抽放量。5、7號(hào)穿層鉆孔由于有水，未監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛取?/p>

（3）工作面隅角抽放

工作面正常生產(chǎn)期間，隅角瓦斯抽放濃度1.05%～1.2%，抽放量 130～150m3/min，抽放負(fù)壓18～23kPa，抽放瓦斯純量1.4m3/min。

（4）抽放期間工作面瓦斯涌出情況

1906S綜采工作面配風(fēng)量1720m3/min，工作面正常生產(chǎn)期間，通過(guò)采取瓦斯抽放措施后工作面瓦斯?jié)舛?.17%以下，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.08%～0.14%，上隅角瓦斯?jié)舛?.14%～0.21%，確保了瓦斯不超限作業(yè)。

1906S綜采工作面正常生產(chǎn)期間，工作面風(fēng)排瓦斯量4.1m3/min，隅角抽放瓦斯量1.43m3/min，采空區(qū)瓦斯抽放量15.23m3/min，1906S綜采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量20.73m3/min，瓦斯抽放量16.63m3/min，瓦斯抽放率80%。

3.2 上隅角瓦斯綜合治理

3.2.1 壘設(shè)兩道封堵墻

工作面回風(fēng)隅角處隨著工作面推采及時(shí)壘砌2道封堵墻，里側(cè)為增阻墻，外側(cè)為隔離墻。隔離墻壘設(shè)與支架立柱齊，增阻墻與隔離墻間距1.6m，增阻墻外側(cè)支設(shè)切頂排。瓦斯抽出風(fēng)筒埋設(shè)在增阻墻與隔離墻之間，埋設(shè)長(zhǎng)度不小于0.8m，確保對(duì)回風(fēng)隅角瓦斯進(jìn)行有效抽排。

3.2.2 應(yīng)用隅角模塊

針對(duì)1906S綜采工作面隅角抽放期間設(shè)置矸石袋墻體頻繁、勞動(dòng)量大、易倒塌的現(xiàn)狀，采用鋼筋網(wǎng)與風(fēng)筒布加工成隅角模塊，規(guī)格：500×200×150（mm）。具有輕巧耐用、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)提高了墻體壘砌速度，并確保了封堵效果。

3.2.3 安設(shè)常開(kāi)凈化水幕

上隅角增阻墻與隔離墻之間安設(shè)1道常開(kāi)射流水幕，以降低上隅角瓦斯積聚。

3.2.4 增加導(dǎo)風(fēng)簾

在上出口以下第4個(gè)支架位置，從煤壁至上隅角拉設(shè)導(dǎo)風(fēng)簾，通過(guò)對(duì)風(fēng)的導(dǎo)向作用，形成對(duì)回風(fēng)隅角瓦斯稀釋。導(dǎo)風(fēng)簾保持完好，確保無(wú)漏風(fēng)。

3.2.5 提前回撤切頂排以里支護(hù)，確保充分冒落

及時(shí)卸除頂板錨桿盤(pán)帽回柱放頂，保證切頂排以里及時(shí)充分垮落無(wú)懸頂，縮小回風(fēng)隅角空間，確保采空區(qū)冒落嚴(yán)實(shí)，減少瓦斯積聚空間。

4 結(jié)論

通過(guò)高位鉆孔配合上隅角管路聯(lián)合抽放、壘設(shè)上隅角兩道（隅角模塊）封堵墻、增設(shè)常開(kāi)射流水幕、導(dǎo)風(fēng)簾等新技術(shù)、新工藝，福城礦業(yè)有限公司1906S綜采工作面實(shí)現(xiàn)了瓦斯異常區(qū)瓦斯“零報(bào)警、零超限、零事故”，為今后瓦斯異常區(qū)綜合治理工作積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。