汝箕溝煤礦瓦斯綜合治理技術(shù)及應(yīng)用

摘要：通過(guò)對(duì)32211(1)綜采面的瓦斯情況進(jìn)行綜合分析，闡述了該綜采面瓦斯綜合治理的基本方法，論述了瓦斯抽放，E型通風(fēng)方式、瓦斯尾巷、抽排風(fēng)機(jī)等瓦斯綜合治理技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)使用條件及技術(shù)參數(shù)，使用效果等，為礦井的瓦斯治理提供了新途徑。

關(guān)鍵詞：瓦斯治理 強(qiáng)化抽放 E型通風(fēng) 瓦斯尾巷 抽排風(fēng)機(jī)

0 引言

汝箕溝煤礦屬煤與瓦斯突出礦井，2007年鑒定礦井瓦斯絕對(duì)涌出量144.7m3/min，相對(duì)涌出量52.33m3/t，礦井主采二1、二2、三層煤，目前二1煤已采完，采掘生產(chǎn)主要圍繞二2、三層煤進(jìn)行，而歷史上僅有的兩次煤與瓦斯突出也分別發(fā)生在二2煤和三層煤，經(jīng)煤層原始瓦斯測(cè)定，二2煤層瓦斯含量達(dá)13.23m3/t，瓦斯壓力高達(dá)0.9Mpa，三層煤瓦斯含量達(dá)9.46m3/t，瓦斯壓力為0.35Mpa。因此，如何做好二2、三層煤的瓦斯治理也就成了礦井瓦斯治理的關(guān)鍵所在，在這方面礦上在堅(jiān)持“瓦斯超限就是事故，不安全不生產(chǎn)”的前提下，加強(qiáng)瓦斯治理技術(shù)的研究與探討，嚴(yán)格執(zhí)行以抽為主，風(fēng)排為輔的瓦斯綜合治理理念，采取了順層、穿層瓦斯抽放鉆孔提前預(yù)抽、施工瓦斯排放尾巷、采用“E”型通風(fēng)方式、施工瓦斯排放尾巷、安設(shè)抽排風(fēng)機(jī)抽排瓦斯、上隅角埋管抽放等多種治理瓦斯措施，取得了明顯的實(shí)效，確保了礦井的安全生產(chǎn)。

1 瓦斯抽放

1.1 穿層鉆孔抽放瓦斯

以我礦32211工作面為例，在工作面未施工運(yùn)順及回順前，我們首先采取了在可以覆蓋到該工作面的32211集運(yùn)、大嶺上三段、大嶺上一段等幾條集中運(yùn)輸巷向工作面施工了瓦斯抽放鉆孔，鉆孔穿透整個(gè)煤層，進(jìn)入頂板50mm以上，提前預(yù)抽工作面范圍內(nèi)煤層的瓦斯，有效的解決了后期掘進(jìn)期間的瓦斯隱患，具體鉆孔施工參數(shù)如下：

①32211集運(yùn)鉆場(chǎng)間距30m，每個(gè)鉆場(chǎng)向二2層煤施工穿層鉆孔9個(gè)，鉆孔深度50～120m，施工鉆場(chǎng)48個(gè)，共施工鉆孔432個(gè)，鉆孔進(jìn)尺43200m，預(yù)抽期三年。②大嶺上一段鉆場(chǎng)間距30m，每個(gè)鉆場(chǎng)向二2煤施工鉆孔9個(gè)，鉆孔孔深50－120m，施工鉆場(chǎng)14個(gè)，共施工鉆孔168個(gè)，鉆孔進(jìn)尺16800m，預(yù)抽期五年。③大嶺上三段鉆場(chǎng)間距30m，每個(gè)鉆場(chǎng)向二2煤施工穿層鉆孔9個(gè)，鉆孔孔深50～140m，施工鉆場(chǎng)38個(gè)，共施工鉆孔255個(gè)，鉆孔進(jìn)尺25500m，預(yù)抽期四年。

通過(guò)以上穿層鉆孔的提前預(yù)抽，至工作面一分層及二分層回采，該區(qū)域的鉆孔瓦斯?jié)舛仁冀K保持在30％左右，效果相當(dāng)明顯。

相關(guān)注意事項(xiàng)：①確定合理的鉆孔施工參數(shù)，應(yīng)根據(jù)煤體的容易抽放程度及瓦斯含量而制定適合自己本礦的瓦斯抽放鉆孔施工設(shè)計(jì)。②工作面開(kāi)采過(guò)程中若揭穿了瓦斯抽放鉆孔，必須采取措施對(duì)鉆孔進(jìn)行處理，防止抽入新鮮空氣影響瓦斯抽放濃度。

1.2 順層鉆孔抽放瓦斯

采用穿層鉆孔對(duì)煤體瓦斯進(jìn)行預(yù)抽以后，解決了掘進(jìn)期間的瓦斯隱患問(wèn)題，但該工作面煤體瓦斯含量大，我們又采取了邊掘邊施工順層鉆孔抽放煤體瓦斯，在采面回風(fēng)順槽、運(yùn)輸順槽及中間巷施工順層鉆孔，采前預(yù)抽工作面范圍內(nèi)煤層的瓦斯，盡可能的想盡一切辦法加大工作面煤體瓦斯預(yù)抽期，具體施工參數(shù)如下：①32211(1)運(yùn)順順槽鉆場(chǎng)間距6m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置3個(gè)瓦斯抽放鉆孔，孔間距1.5m，鉆孔深度90m～120m，共施工鉆孔578個(gè)，鉆孔進(jìn)尺52020m。②32211(1)中間巷上下墻幫鉆場(chǎng)間距10m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置5個(gè)抽放鉆孔，孔間距0.8m，上墻鉆孔深度80m，下墻鉆孔深度60m，共施工鉆孔740個(gè)，鉆孔進(jìn)尺51800m。③32211(1)回風(fēng)順槽鉆場(chǎng)間距6m，每個(gè)鉆場(chǎng)布置3個(gè)鉆孔，孔間距1.5m，鉆孔深度80m，共施工鉆孔567個(gè)，鉆孔進(jìn)尺45360m。④以上鉆孔開(kāi)孔孔徑Ф110mm，終孔孔徑Ф78mm，使用Ф40mm封孔管，采用水泥砂漿及瑪麗散封孔。

相關(guān)注意事項(xiàng)：①工作面機(jī)巷、中巷、風(fēng)巷鉆場(chǎng)的布置要合理，沿煤層傾向鉆場(chǎng)與鉆場(chǎng)間要互相錯(cuò)開(kāi)，以避免鉆孔互相打通，影響抽放效果。②煤巷施工順層鉆孔，要保證抽放效果，除了鉆孔施工長(zhǎng)度以外，封孔質(zhì)量是關(guān)鍵。我們一般采用Ф40mm鋼管配合瑪麗散進(jìn)行封孔，封孔長(zhǎng)度在3.0m以上。

1.3 上隅角埋管抽放

該方法在處理上隅角瓦斯隱患方面效果明顯，在我礦3229綜采工作面及32211(1)綜采工作面都取得了不錯(cuò)的效果。

具體方法為沿采面風(fēng)巷上墻幫敷設(shè)一趟Ф219mm抽放管，每6m抽放管留設(shè)一個(gè)Ф219mm三通(三通口向上)，并安裝立管，加設(shè)堵板，立管上口用鐵質(zhì)帶小孔堵板焊接，立柱使用鋼材制作，高度不低于1.0m，當(dāng)工作面推采至三通時(shí)，及時(shí)將堵板拆除并用銅網(wǎng)將立管上口包裹，以防雜物堵塞抽放管。在抽放管立柱處碼放“?！毙慰招哪径?，對(duì)抽放立管進(jìn)行保護(hù)，埋入采空區(qū)的抽放管每隔0.1m在其上方斜戧一道木，對(duì)抽放管進(jìn)行保護(hù)，并將上隅角埋管聯(lián)入礦井原抽放系統(tǒng)低負(fù)壓、大流量抽放采空區(qū)瓦斯，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，埋管抽放量可達(dá)40m3/min，瓦斯?jié)舛?-7.0%，瓦斯抽放純量可達(dá)2-3m3/min。

相關(guān)注意事項(xiàng)：①上隅角埋設(shè)的抽放管的趟數(shù)及管徑可根據(jù)上隅角瓦斯隱患的嚴(yán)重程度而定，有條件時(shí)盡量選擇大直徑的抽放管路。②上隅角及采空區(qū)埋設(shè)的抽放管的“三通”保護(hù)十分重要，一旦被堵則抽放效果就大打折扣了。③根據(jù)瓦斯氣體比空氣密度小的特性，瓦斯一般容易積存在巷道中上部，因此，要求埋設(shè)的抽放管必須盡可能吊至巷道中上部，以利于抽放效果。④現(xiàn)場(chǎng)管理必須到位，上隅角埋管抽放的“三通”打開(kāi)的時(shí)機(jī)要掌握到位，既不能打開(kāi)的太早，吸入空氣影響抽放效果，又不能打開(kāi)的太遲，埋入采空區(qū)造成上隅角瓦斯超限。同時(shí)，還要防止綜合機(jī)械化工作面在風(fēng)巷拉超前支架時(shí)拉斷抽放管的事情發(fā)生。

1.4 貫徹能抽盡抽的瓦斯抽放理念

礦井建立兩套瓦斯抽放系統(tǒng)，2006年新建抽放系統(tǒng)額定抽放流量317m3/min，原抽放系統(tǒng)額定抽放流量185m3/min。根據(jù)井下分支管抽放負(fù)壓、抽放濃度及流量，高濃度鉆孔全部聯(lián)入新建抽放系統(tǒng)供民用，平均抽放瓦斯純量74m3/min；將一些鉆孔濃度低的以及為治理上隅角瓦斯隱患而實(shí)施的上隅角埋管抽放全部聯(lián)入老抽放系統(tǒng)，低負(fù)壓、大流量抽放順層鉆孔瓦斯，原抽放系統(tǒng)平均抽放瓦斯純量14m3/min。形成了井下兩套抽放管路，地面兩套抽放系統(tǒng)根據(jù)瓦斯?jié)舛燃皡^(qū)域分源抽放、分源治理的格局，減少了煤體瓦斯向采掘空間涌出的隱患，做到了能抽盡抽，有效緩解了瓦斯問(wèn)題對(duì)礦井安全生產(chǎn)的壓力，另一方面，通過(guò)瓦斯抽采理念的滲透，我礦的瓦斯抽放工作步入了良性發(fā)展的軌道。

2 改變工作面布置方式、變傳統(tǒng)的“U”型通風(fēng)方式為“E”型通風(fēng)方式

2.1 采用“E”型通風(fēng)方式

該通風(fēng)方式采用沿工作面走向中部布置一條中間巷。一是利用中巷向回風(fēng)順槽、運(yùn)輸順槽施工扇形抽放鉆孔，解決MK系列鉆機(jī)無(wú)法施工長(zhǎng)距離鉆孔，在工作面中部留下抽放空白帶，導(dǎo)致工作面開(kāi)采時(shí)，煤體瓦斯含量高，瓦斯涌出量大的問(wèn)題；二是通過(guò)中巷施工大量順層抽放鉆孔，強(qiáng)化瓦斯抽放效果，解決工作面預(yù)抽期不足問(wèn)題，三通過(guò)施工中巷，減少工作面通風(fēng)阻力，加大工作面配風(fēng)風(fēng)量。具體工作面布置方式見(jiàn)附圖1。

相關(guān)注意事項(xiàng)：

使用“E”型通風(fēng)，一般適用于工作面傾向較長(zhǎng)，解決工作面中部抽放空白帶的問(wèn)題，因此，中巷施工位置要合理，一般布置在沿工作面傾向中部，上下錯(cuò)差不要太大，以利于施工的瓦斯抽放鉆孔可以全部覆蓋工作面范圍。

2.2 采用瓦斯尾排巷道

若工作面瓦斯涌出量大，上隅角瓦斯超限嚴(yán)重，可采用沿工作面風(fēng)巷平行施工瓦斯尾排巷道解決這一難題。

尾排巷道排放瓦斯原理從圖中可以看出，由于尾排巷道位于回風(fēng)巷上部，這樣一來(lái)，上隅角瓦斯就很容易通過(guò)老空區(qū)排向瓦斯尾巷，而一旦上隅角瓦斯超限，可在回風(fēng)巷采用增阻的方法，人為調(diào)節(jié)尾巷與回風(fēng)巷的壓力差，使上隅角的瓦斯?jié)舛仁冀K保持在1%以下。該工作面布置方式在我礦12211、12212、32211工作面都曾取得了比較好的使用效果。

相關(guān)注意事項(xiàng)：①布置尾排巷道位置選擇十分重要，若選擇距離距回風(fēng)巷過(guò)大，則采空區(qū)冒落后影響排放瓦斯效果；若選擇距離過(guò)小，極有可能因壓力過(guò)大，造成尾巷變形嚴(yán)重，影響尾巷使用效果。②尾巷與風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)巷間距必須選擇合適。若間距過(guò)大，待工作面采至兩條聯(lián)絡(luò)巷之間時(shí)，同樣容易造成上隅角瓦斯超限；若間距過(guò)小，則無(wú)謂的增加了巷道的掘進(jìn)量及成本。③工作面推過(guò)距離較遠(yuǎn)，采空區(qū)瓦斯涌出量增大時(shí)，可采取隔斷封閉采空區(qū)尾巷的辦法，確保尾巷的使用效果。④若尾巷風(fēng)排瓦斯效果不佳時(shí)，可采取在尾排巷道安設(shè)大功率抽排風(fēng)機(jī)的方法，加大尾排巷道的排放瓦斯量。⑤瓦斯尾巷的防止自燃發(fā)火問(wèn)題，要求使用不燃性材料支護(hù)，其次時(shí)各項(xiàng)防滅火措施及監(jiān)測(cè)監(jiān)控必須到位。

2.3 抽排風(fēng)機(jī)抽排瓦斯

該技術(shù)可通過(guò)三種方式對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行治理。一是利用采過(guò)的回風(fēng)橫穿對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽排；二是利用上風(fēng)巷打設(shè)密閉對(duì)工作面瓦斯進(jìn)行抽排；三是直接利用抽排風(fēng)機(jī)配合骨架風(fēng)筒對(duì)工作面上隅角瓦斯進(jìn)行抽排。但不管采用那種方式，有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

①抽排風(fēng)筒管理必須到位，防止出現(xiàn)節(jié)漏、破洞等泄漏瓦斯。②抽排風(fēng)機(jī)供電必須可靠，要求使用“三專(zhuān)”供電，杜絕出現(xiàn)無(wú)計(jì)劃停電停風(fēng)等現(xiàn)象的發(fā)生。③監(jiān)測(cè)監(jiān)控必須到位，嚴(yán)格按要求上齊各類(lèi)傳感器，抽排風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛葒?yán)格按不超過(guò)2.5％進(jìn)行管理。

3 瓦斯治理技術(shù)效果分析

通過(guò)汝箕溝煤礦這幾年不斷加大瓦斯治理力度及瓦斯治理的理念滲透，通過(guò)采取以上綜合瓦斯治理方法，目前礦井瓦斯抽采率達(dá)到了60%以上。各采掘面生產(chǎn)過(guò)程中始終未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，礦井及采掘接續(xù)步入了良性發(fā)展的軌道，取得了良好的安全及經(jīng)濟(jì)效益。