寺河礦4301大采高超長工作面瓦斯治理實(shí)踐

王志玉

(晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦,山西省晉城市,048205)

寺河礦4301大采高超長工作面瓦斯治理實(shí)踐

王志玉

(晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河礦,山西省晉城市,048205)

針對(duì)寺河礦東井4301工作面高瓦斯、大采高、大采長的特點(diǎn),通過采用“三進(jìn)兩回”偏Y型通風(fēng)方式、順層區(qū)域預(yù)抽采及采空區(qū)抽采和監(jiān)測(cè)監(jiān)控3方面措施對(duì)該工作面進(jìn)行了瓦斯綜合治理,結(jié)果表明,在回采過程中,整個(gè)工作面區(qū)域風(fēng)排瓦斯量基本穩(wěn)定在42 m3/min左右,工作面風(fēng)流和上隅角的瓦斯?jié)舛仍?.4%左右。

高瓦斯礦井 瓦斯治理 大采高 大采長 通風(fēng)方式

寺河礦東井是高瓦斯礦井,礦井絕對(duì)瓦斯涌出量497.8 m3/min,采用走向長壁式大采高自然冒落后退式綜合機(jī)械化采煤方法,采高6.0 m,原工作面長度220 m,為進(jìn)一步提高工作面單產(chǎn),提高礦井資源采出率,降低回采成本,經(jīng)過多次研究決定在東四盤區(qū)應(yīng)用加長工作面開采。4301工作面是四盤區(qū)的首采工作面,該工作面設(shè)計(jì)長度297.5 m,走向長2353 m,埋深355～504 m,煤層平均厚度6.20 m,高架整層開采,屬高瓦斯條件下大采高超長工作面。

1 工作面概況

4301工作面西為東四輔撤運(yùn)輸巷(已掘),北為4302工作面(正掘),南為3306工作面(已采),東為DF1大斷層(為礦界)。工作面總體為西低東高單斜構(gòu)造,在此基礎(chǔ)上發(fā)育了一系列中小型褶曲(從西向東依次為背斜、向斜),背斜、向斜造成煤層底板較大的波狀起伏,所采煤層為3#煤層,煤層傾角為1～14°,平均5°,煤層直接頂為砂質(zhì)泥巖,層厚2.43 m,老頂為中粒砂巖,層厚7.10 m,直接底為砂質(zhì)泥巖,層厚2.80 m,老底為泥巖,層厚7.52 m,原始煤體瓦斯含量12 m3/t。

工作面采用五巷布置,南側(cè)布置2條進(jìn)風(fēng)巷(43011巷、43015巷),北側(cè)布置1條輔助進(jìn)風(fēng)巷(43013巷)和2條回風(fēng)巷(43012巷、43014巷)。

2 瓦斯治理綜合措施

2.1 優(yōu)化通風(fēng)方式

2.1.1 采用“三進(jìn)兩回”通風(fēng)方式

工作面采用“三進(jìn)兩回”偏Y型通風(fēng)方式,即43011巷、43015巷為主進(jìn)風(fēng)巷,進(jìn)風(fēng)量5000 m3/min;43013巷為輔助進(jìn)風(fēng)巷,進(jìn)風(fēng)量3741 m3/min;43012巷、43014巷為回風(fēng)巷,見圖1。工作面總配風(fēng)量9041 m3/min。工作面風(fēng)流一部分通過通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷回到回風(fēng)巷,一部分通過上隅角后方的尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷回到回風(fēng)巷,改變了上隅角處的風(fēng)流流場(chǎng)方向,解決了上隅角瓦斯超限問題?；夭善陂g平均風(fēng)排絕對(duì)瓦斯涌出量31.37 m3/min,正常回采期間平均風(fēng)排絕對(duì)瓦斯涌出量為42 m3/min。

圖1 4301工作面通風(fēng)系統(tǒng)示意圖

2.1.2 控制通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷

超前工作面煤壁線的第1個(gè)43012/13間聯(lián)絡(luò)巷為通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,當(dāng)工作面推過某個(gè)聯(lián)絡(luò)巷后,該巷即改變?yōu)槲膊客L(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,工作面僅允許存在一個(gè)尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,隨著工作面的推進(jìn)及時(shí)封閉尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,嚴(yán)禁同時(shí)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,以控制采空區(qū)瓦斯涌出。隨著工作面推進(jìn),要逐漸打開工作面煤壁線前方第1個(gè)聯(lián)絡(luò)巷作為通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷用,并在上隅角打1.5 m×1.5 m木垛支撐頂板,保證上隅角回風(fēng)通道暢通,使上隅角風(fēng)流流向尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,確保上隅角瓦斯不超限。

2.2 優(yōu)化瓦斯抽采方式

4301工作面采用順層區(qū)域預(yù)抽采和采空區(qū)抽采兩種抽采方式。工作面在43011巷、43013巷鋪設(shè)了2路PE400管用于工作面預(yù)抽,在43012巷鋪設(shè)了1路PE400管用于抽采工作面回采期間采空區(qū)瓦斯,每路管路長度2350 m。

2.2.1 順層區(qū)域預(yù)抽采

早在工作面進(jìn)、回風(fēng)巷掘進(jìn)過程中,利用進(jìn)口千米鉆機(jī)和國產(chǎn)M K系列普通鉆機(jī)施工本煤層瓦斯預(yù)抽鉆孔,預(yù)先抽采工作面區(qū)域煤體瓦斯。43011巷共施工鉆孔1059個(gè),鉆孔總長202205.5 m;43013巷共施工鉆孔884個(gè),鉆孔總長172267 m;4301切眼處鉆孔施工深度150 m,鉆孔施工間距2 m,共施工鉆孔139個(gè),鉆孔總長14554.5 m,鉆孔布置示意圖見圖2。

4301工作面鉆孔總長達(dá)到389027 m,按照4301工作面煤炭儲(chǔ)量為6439345.35 t計(jì)算,該工作面噸煤鉆孔率為0.0604 m/t。

圖2 4301工作面瓦斯抽采鉆孔示意圖

2.2.2 采空區(qū)抽采

隨回采工作面推進(jìn),逐個(gè)封閉43012/13間的尾部通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷,在永久密閉墻體上埋設(shè)PE160抽采管路,進(jìn)行采空區(qū)插管抽采,解決采空區(qū)瓦斯外泄問題。

2.2.3 抽采效果

截至2009年8月底開始回采前,43011巷鉆孔最長抽采時(shí)間達(dá)3年6個(gè)月,最短為18個(gè)月,累計(jì)抽采瓦斯量達(dá)2270.1934萬m3;43013巷鉆孔最長抽采時(shí)間達(dá)14個(gè)月,最短為3個(gè)月,累計(jì)抽采瓦斯量達(dá)820.0324萬m3;4301切眼鉆孔抽采時(shí)間為4個(gè)月,累計(jì)抽采瓦斯量51.2202萬m3,4301工作面在回采前共抽采瓦斯3141.45萬m3,按瓦斯儲(chǔ)量7727.21萬m3計(jì)算,則初采前該工作面瓦斯抽采率為40.65%;工作面煤體瓦斯含量降至7.37 m3/t,3#煤層殘存量報(bào)告值為3.48 m3/t,則該面回采前可解析瓦斯含量為3.89 m3/t,符合《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》規(guī)定指標(biāo)。

在工作面回采之前,在43013巷各聯(lián)絡(luò)巷位置向工作面施工鉆孔,實(shí)測(cè)工作面煤層瓦斯含量,共取得鉆孔實(shí)測(cè)含量數(shù)據(jù)10組,結(jié)果為:2#、6#、10#、14#、18#、22#、26#、30#、34#和38#聯(lián)絡(luò)巷處測(cè)得的殘余瓦斯含量分別為5.123 m3/t、6.258 m3/t、6.264 m3/t、7.270 m3/t、7.487 m3/t、7.064 m3/t、7.487 m3/t、6.658 m3/t、6.763 m3/t和7.021m3/t,各點(diǎn)測(cè)值均在8 m3/t以下。

在回采過程中,43012巷采空區(qū)管路平均瓦斯抽采量為13 m3/min,抽采濃度為18%,截至2010年6月,采空區(qū)抽采管路共抽采純瓦斯486.5萬m3,極大地解決了采煤工作面上隅角及采空區(qū)深部瓦斯治理問題。

在回采過程中,43011巷、43013巷鉆孔繼續(xù)進(jìn)行抽采,有效地解決了采面卸壓帶瓦斯涌出問題,提高了采面的瓦斯抽采率,從2009年10月開始回采至2010年6月,累計(jì)抽采瓦斯量641.631萬m3,截至2010年6月,4301工作面共抽采瓦斯3783.081萬m3,采面瓦斯抽采率達(dá)到了49%。

2.3 監(jiān)測(cè)監(jiān)控保障

為使工作面能夠順利開采,在43011巷安裝一瓦斯傳感器,監(jiān)測(cè)工作面進(jìn)風(fēng)巷的瓦斯情況,在43013巷和工作面上隅角、回風(fēng)巷巷口、中部,以及43012、43014工作面風(fēng)流處安設(shè)了9臺(tái)瓦斯傳感器,監(jiān)測(cè)工作面回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊淖兓闆r。當(dāng)工作面任何一臺(tái)傳感器濃度超過1.0%,能夠及時(shí)切斷工作面及回風(fēng)巷道內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備,保障了4301工作面正常的安全生產(chǎn)。

雖然在大采高工作面的機(jī)頭和機(jī)尾處安裝了瓦斯傳感器,但未能對(duì)整個(gè)工作面進(jìn)行瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè),因此在60#支架、120#支架處增設(shè)了2臺(tái)瓦斯傳感器,對(duì)工作面瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)更為準(zhǔn)確,當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%時(shí),及時(shí)切斷工作面及回風(fēng)巷道內(nèi)的全部非本質(zhì)安全型電氣設(shè)備,提高了生產(chǎn)系統(tǒng)的安全性。

3 瓦斯治理效果

4301工作面初采期共16 d,工作面區(qū)域平均風(fēng)排瓦斯涌出量為31.37 m3/min,最大風(fēng)排瓦斯涌出量為40.39 m3/min,在偽頂和老頂垮落期間,工作面瓦斯變化不明顯,基本在31 m3/min左右;初采結(jié)束后,整個(gè)工作面區(qū)域風(fēng)排瓦斯量基本穩(wěn)定在42 m3/min左右,工作面風(fēng)流、上隅角瓦斯?jié)舛仍?.4%左右,回采期間未發(fā)生瓦斯超限,瓦斯涌出曲線見圖3。

4 結(jié)論

(1)4301工作面配風(fēng)量達(dá)到9041 m3/min,說明“三進(jìn)兩回”偏Y型通風(fēng)方式配風(fēng)能力大,是解決采煤工作面瓦斯涌出較好的通風(fēng)方式,通過維護(hù)上隅角回風(fēng)通道,改變了上隅角區(qū)域風(fēng)流流向,徹底解決了上隅角瓦斯超限問題。

圖3 4301面回采期間瓦斯涌出情況圖

(2)4301工作面綜合采用順層區(qū)域預(yù)抽采和采空區(qū)埋管抽放瓦斯抽放措施,最大限度地抽采工作面區(qū)域煤體瓦斯,有效降低煤層瓦斯含量,降低瓦斯涌出量。

[1] 于不凡.煤礦瓦斯災(zāi)害防治及利用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2005

[2] 王英敏.礦井通風(fēng)與安全[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1979

[3] 俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,1992

[4] 朱詩山.煤礦瓦斯抽放技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2009(6)

G as control on No.4301 working face of large mining height and extra long mining length in Sihe Coal Mine

Wang Zhiyu
(Sihe Coal Mine,Jincheng Anthracite Mining Group,Jincheng,Shanxi 048205,China)

In view of high gas,large mining height,extra long mining length of No.4301 working face in the eastern mine of Sihe Coal Mine,the comprehensive measures were adopted on the gas control,such as"three intake and two return"inclined Y-type ventilation,gas pre-drainage along seam and gas drainage in goaf,as well as monitoring and controlling systems.The results showed that exhausted gas rate was about 42 m3/min on the whole working face,and the gas concentration was about 0.4%in the upper corner.

high gas mine,gas control,large mining height,extra long mining length,ventilation way

TD712.54

B

王志玉(1973-),男,山西大同人,1997年畢業(yè)于遼寧工程技術(shù)大學(xué),2010年獲得中國礦業(yè)大學(xué)(北京)工程碩士學(xué)位,工程師,現(xiàn)任晉煤集團(tuán)寺河礦通風(fēng)科主任工程師,從事礦井通風(fēng)、瓦斯治理技術(shù)管理工作。

(責(zé)任編輯 梁子榮)