綜放面上隅角與回風(fēng)流瓦斯綜合治理技術(shù)

王舉文

（淮北礦業(yè)股份有限公司朱仙莊煤礦，安徽宿州 234111）

綜放面上隅角與回風(fēng)流瓦斯綜合治理技術(shù)

王舉文

（淮北礦業(yè)股份有限公司朱仙莊煤礦，安徽宿州 234111）

為解決朱仙莊礦Ⅱ86采區(qū)高瓦斯低透氣性特厚煤層一次采放全高作業(yè)下的瓦斯治理難題，通過采取上隅角埋管抽放、高位鉆場高位鉆孔抽放、順層鉆孔抽放、上隅角及高位鉆場充填封堵瓦斯等綜合瓦斯治理技術(shù)措施，解決了工作面回采期間的瓦斯治理難題，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全高效回采，提供了開采相鄰工作面時(shí)的一種行之有效的瓦斯綜合治理技術(shù)。

上隅角;回風(fēng)流;瓦斯治理

Methane Comprehensive Treatment Technology of Upper-corner and Return Air in Full-mechanized Caving Mining Face

1 概況

朱仙莊煤礦可采煤層為7，8，10三煤層，主采煤層為8煤層，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)1.8Mt。礦井屬煤與瓦斯突出礦井，8煤層為煤與瓦斯突出煤層，煤塵具有爆炸危險(xiǎn)性，爆炸指標(biāo)為31.4%～58.2%，煤層具有自燃傾向性，最短發(fā)火期為2.5個(gè)月左右，屬I級(jí)自燃發(fā)火礦井。

Ⅱ861綜放工作面位于礦井東翼的Ⅱ86采區(qū)，下鄰Ⅱ863面 （已回采），上鄰Ⅱ860未回采工作面，走向長640m，傾斜長135m，煤層傾角8～14°，平均10°，煤層厚0～20.4m，賦存條件差，平均厚度7.0m。

基本頂為泥巖，厚2.0m;直接頂為火成巖，厚0.75～6.18m，無偽頂。煤層直接底為泥巖，厚2.0～2.8m;老底為中粒砂巖，厚2.0～6.5m。

該工作面采用走向長壁一次采放全高的綜采放頂煤采煤方法，全部垮落法處理頂板。支架型號(hào)為ZF6000/17.5/28，工作面割煤高度2.3m，放煤高度4.8m，采放比為1∶2.087，日產(chǎn)3000t/d。工作面由機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，風(fēng)巷回風(fēng)，機(jī)巷、風(fēng)巷采用U型鋼棚支護(hù)。

工作面瓦斯絕對(duì)涌出量為15.3m3/min左右，風(fēng)量為1000m3/min左右。工作面在回采過程中（特別是在工作面回采局部特厚煤層地段），上隅角瓦斯經(jīng)常超限，最大達(dá)到3%，工作面回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冉?jīng)常達(dá)到0.8% ～1.0%，因瓦斯限制，給工作面的正?；夭蓭砹艘欢ǖ睦щy。

2 上隅角及回風(fēng)流瓦斯超限原因分析

（1）由于采空區(qū)及上覆巖層采動(dòng)裂隙的存在，工作面回采時(shí)形成的“O”形圈為采空區(qū)及上覆巖層裂縫帶的瓦斯流動(dòng)和儲(chǔ)存提供了通道和空間，大量的瓦斯積聚到采空區(qū)和上隅角處，且工作面的負(fù)壓風(fēng)擴(kuò)散不到上隅角，給上隅角瓦斯積聚創(chuàng)造了條件，給回風(fēng)流瓦斯管理帶來了困難，如圖1所示。

圖1 “O”形圈平面及工作面風(fēng)流流向

（2）工作面過高位鉆場期間，雖然鉆場抽放鉆孔有一定的壓茬 （20m左右），但下一個(gè)高位鉆場在處于壓茬時(shí)鉆孔抽放的高效性降低，該段空間內(nèi)積聚的大量瓦斯在過鉆場時(shí)從上隅角附近涌出，造成上隅角瓦斯超限及回風(fēng)流瓦斯大，如圖2。

（3）由于工作面接替順序的原因，Ⅱ863綜放工作面標(biāo)高低于Ⅱ861綜放工作面，Ⅱ863綜放工作面回采形成的采空區(qū)垮落帶及裂縫帶內(nèi)瓦斯在Ⅱ861綜放負(fù)壓通風(fēng)的作用下，進(jìn)入到Ⅱ861綜放面，造成上隅角瓦斯超限及回風(fēng)流瓦斯大。

（4）由于Ⅱ86采區(qū)原生沉積環(huán)境的差異和構(gòu)造切割擠壓的影響，出現(xiàn)煤層特厚地段，瓦斯涌出量劇增。

圖2 工作面高位鉆場壓茬平面

（5）8煤層瓦斯解吸速度快，工作面放煤期間，大量的瓦斯被帶入到工作面回風(fēng)流中，造成工作面回風(fēng)流瓦斯超限。

3 工作面回采時(shí)瓦斯綜合治理技術(shù)

3.1 上隅角埋管抽放瓦斯

（1）上隅角封堵方法 用編織袋裝碎煤對(duì)上隅角進(jìn)行封堵，砌成一堵45°的墻體，消除上隅角瓦斯積聚空間，便于風(fēng)流帶走瓦斯及在上隅角后方形成一道密閉的空間，利于埋管抽放。上隅角封堵如圖3所示。

圖3 上隅角封堵

（2）埋管方式 根據(jù)工作面在回采過程中的瓦斯分布規(guī)律，在工作面上風(fēng)巷布置一趟抽放管路，并安裝V錐自動(dòng)計(jì)量裝置，利用專門的井下移動(dòng)抽放泵進(jìn)行抽放;立管高度根據(jù)工作面上風(fēng)巷回采時(shí)的高度進(jìn)行合理留設(shè)，一般為0.5～0.8m，立管為花管，管頭用金屬網(wǎng)包裹;下延抽放管根據(jù)上隅角回柱時(shí)的空間位置沿傾斜往下預(yù)埋2～3m，另加設(shè)一走向鋪設(shè)的三通，三通用金屬網(wǎng)包裹。工作面上隅角埋管如圖4所示。

3.2 高位鉆場頂板走向鉆孔抽放瓦斯

（1）高位鉆場及走向鉆孔的布置 根據(jù)II863綜放工作面的回采經(jīng)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)研究理論數(shù)據(jù)，在工作面風(fēng)巷每隔80m左右施工1個(gè)高位鉆場，高位鉆場位于煤層頂板上，并要求鉆孔開孔層位處巖石較堅(jiān)硬，易于鉆孔施工。每個(gè)高位鉆場施工6個(gè)高位鉆孔 （φ91mm），終孔位于煤層頂板裂縫帶內(nèi)（距煤層法距8～20m），鉆孔控制沿風(fēng)巷傾斜向下50m范圍。采用高位鉆孔抽放采空區(qū)內(nèi)瓦斯，從而減少采空區(qū)瓦斯向上隅角及工作面風(fēng)流中涌出。鉆場及鉆孔布置如圖5。

圖4 上隅角埋管

圖5 高位鉆場及鉆孔布置

（2）高位鉆場充填及鉆孔封孔技術(shù) 高位鉆孔施工完畢后，孔口10m內(nèi)對(duì)鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔，并下φ89mm封孔管，遇到巖石破碎段時(shí)，下塑料套管護(hù)壁;封孔時(shí)采用聚氨酯卷纏封孔法，即麻袋片沾上聚氨酯后纏繞在φ89mm套管上，隨著套管一起送入孔內(nèi)。鉆孔封堵完畢后隨即連管待抽，在抽放干管上安裝V錐自動(dòng)計(jì)量裝置。鉆場連管結(jié)束后，即對(duì)鉆場接木垛加強(qiáng)支護(hù)，每個(gè)鉆場接2～3個(gè)木垛，以防止巷道來壓擠壞抽排管，之后對(duì)鉆場采用羅克休充填嚴(yán)實(shí)，防止鉆場漏氣。

3.3 工作面順層鉆孔抽放瓦斯

由于II86采區(qū)原生沉積環(huán)境的差異和構(gòu)造切割擠壓的影響，特在工作面風(fēng)巷施工順層鉆孔及斜角鉆孔，鉆場間距5m，每個(gè)鉆場設(shè)置2個(gè)順層鉆孔，1個(gè)斜角鉆孔，保持一定預(yù)抽時(shí)間，利用井下移動(dòng)抽放系統(tǒng)抽放瓦斯。

3.4 利用移動(dòng)抽放系統(tǒng)抽放高位鉆場鉆孔瓦斯

工作面過高位鉆孔時(shí)，由于高位鉆場抽放高效性的降低，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍龃?，給工作面正常回采帶來了較大的困難。為此采用如下措施:工作面過高位鉆場時(shí)，直接將其并入移動(dòng)抽放系統(tǒng)中抽放，隨著工作面的推進(jìn)直接埋入采空區(qū)，而下一個(gè)鉆場則用地面永久抽放系統(tǒng)同時(shí)抽放，這樣大大減少了工作面過高位鉆場時(shí)風(fēng)流中及上隅角的瓦斯?jié)舛?，有效地保證了工作面的正?；夭?。

4 抽放效果分析

（1）通過采取上隅角和高位鉆場充填，大大減小了瓦斯積聚空間。

（2）通過利用地面永久抽放系統(tǒng)和井下移動(dòng)抽放系統(tǒng)共同對(duì)工作面進(jìn)行抽放，加大了對(duì)采空區(qū)瓦斯抽放力度，減少采空區(qū)瓦斯涌出。

（3）通過對(duì)工作面回采期間的風(fēng)流中瓦斯?jié)舛燃俺榉艥舛扔^察，回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛饶軌蚍€(wěn)定在0.4%以下，上隅角瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在0.6%以下。上隅角抽放采用井下移動(dòng)抽放系統(tǒng)單獨(dú)抽放，抽放泵為2BE1－353系列泵，抽放負(fù)壓在40kPa左右，抽放濃度為8%～20%，抽放純量穩(wěn)定在3m3/min左右，高位鉆場高位鉆孔采用地面永久抽放系統(tǒng)抽放，抽放泵型號(hào)為2BE3－420，抽放負(fù)壓在35kPa左右，抽放濃度為30%～40%，抽放純流量能夠穩(wěn)定在9m3/min左右，工作面瓦斯抽放率達(dá)到70%以上，抽放效果良好。

（4）工作面采取上述綜合瓦斯治理技術(shù)措施后，工作面產(chǎn)量由原來的3000t/d提高至5000t/d，大大提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)收入。

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TD713

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1006-6225（2012）01-0089-02

2011－09－14

王舉文 （1984－）男，湖南道縣人，助理工程師，現(xiàn)任朱仙莊礦防突區(qū)副區(qū)長。

［責(zé)任編輯:鄒正立］