古書院礦152303工作面瓦斯治理技術(shù)研究

摘 要：本文在對綜采工作面煤層瓦斯的賦存規(guī)律和瓦斯涌出來源分析基礎(chǔ)上，結(jié)合開采層賦存特征，根據(jù)采空區(qū)上方“三帶”的分布特點，針對古書院礦152303工作面的實際情況，提出了瓦斯治理的綜合方案：即在鄰近層布置一扇形鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，保證工作面開切眼的順利開采；在本煤層回風(fēng)巷內(nèi)布置高位鉆孔，抽采上隅角瓦斯；并在現(xiàn)場進(jìn)行了工業(yè)性試驗，取得了良好的治理效果，保證了綜采工作面的安全高效開采。

關(guān)鍵詞：瓦斯治理 上隅角 高位鉆孔 抽采參數(shù)

中圖分類號：TD724 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0067-02

古書院礦是山西省晉城煤業(yè)集團(tuán)所屬的一座大型現(xiàn)代化礦井，地處晉城市城區(qū)北環(huán)路，年產(chǎn)煤量350 萬t。井田含煤地層共含可采煤層3層，即山西組3#煤層和太原組9#、15#煤層。9#煤已基本回采結(jié)束（剩余儲量為300萬），15#煤東、西翼均已開始回采。15#煤原采用“兩進(jìn)一回”通風(fēng)方式?！皟蛇M(jìn)一回”通風(fēng)方式相比U型通風(fēng)方式增加了一條專用回風(fēng)巷及多個通風(fēng)橫川，巷道掘進(jìn)量較大，而且15#煤受地質(zhì)條件約束，巷道掘進(jìn)施工速度較慢，工作面投入使用所需時間長，影響采掘平衡。需將通風(fēng)系統(tǒng)改為“U型”通風(fēng)，“U型”通風(fēng)上隅角瓦斯易積聚，因此設(shè)計相應(yīng)的瓦斯抽采方案進(jìn)行瓦斯治理很有必要。

1 瓦斯抽采方案

15#煤工作面瓦斯主要來源于9#煤層采空區(qū)。根據(jù)分源治理思想確定抽采方案為頂板走向鉆孔抽采本煤層瓦斯結(jié)合鄰近層瓦斯抽采[1]。

（1）鄰近層：在9#煤層92313工作面回風(fēng)巷內(nèi)布置扇形傾向鉆孔抽采92307采空區(qū)瓦斯，抽采產(chǎn)生的負(fù)壓效果，可減少滲入開采層瓦斯量。

在9#煤層92313工作面，利用已掘出92226回風(fēng)巷，在距92226巷橫川15 m位置布置鉆場，在鉆場內(nèi)施工5個鉆孔，鉆孔布置如圖1、2所示，沿煤層頂板打傾斜扇形鉆孔，鉆孔傾角為20°，終孔位置距煤層頂板24 m，鉆孔長度為70 m。（見圖1、圖2）

（2）開采層：在152303工作面回風(fēng)巷內(nèi)布置頂板走向鉆孔，抽采采空區(qū)內(nèi)瓦斯富集區(qū)瓦斯[2]。頂板走向鉆孔抽采區(qū)域及布置如圖3所示。

①鉆孔終孔層位。

煤層開采導(dǎo)致直接頂垮落，處在其中的鉆孔受巖層破壞移動的影響將失去抽采作用。受垮落角、鉆孔傾角和抽采能力的影響，每個鉆孔都存在抽采盲區(qū)。為了保證相鄰鉆場抽采瓦斯的連續(xù)性，鉆場之間存在鉆孔壓茬。在頂板垮落過程中，老頂巖層處于懸臂梁狀態(tài)，老頂?shù)钠茢嗍且粋€周期性循環(huán)過程，破斷初期對應(yīng)鉆孔最小壓茬，破斷終期對應(yīng)鉆孔最大壓茬。

2 抽放泵選型

安設(shè)兩臺ZWY-110/160-G抽放泵，抽放能力滿足要求。抽放線路：抽放氣體—伸縮性抽放管路—回風(fēng)管路—抽放泵站—回風(fēng)巷道—風(fēng)井。（見表1）

技術(shù)特點如下。

（1）考慮井下工作環(huán)境，可移動，安裝方便。

（2）該系列產(chǎn)品功能齊全，機(jī)構(gòu)合理。

（3）管路過濾排渣裝置可有效的保護(hù)泵體不受損害。

（4）可監(jiān)測泵站周圍瓦斯?jié)舛?，具有瓦斯超限聲光報警自動停機(jī)的功能。

（5）停水保護(hù)裝置在缺水的情況下自動停機(jī)。

（6）自行設(shè)計制造恒水位汽水分離器，體積小效率高，使氣體與水充分分離。

（7）配備的孔板流量計可準(zhǔn)確的對泵站吸氣管內(nèi)甲烷混合氣體的流量進(jìn)行測定。

（8）用于預(yù)抽、邊掘邊抽、邊采邊抽、上隅角抽放，抽放能力強(qiáng)流量大，不受瓦斯?jié)舛认拗啤?/p>

3 瓦斯治理效果評價

2012年10月4日至2013年3月16日對152303工作面回采期間瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測，將一天當(dāng)中同一地點測值取最大值。

工作面開始回采后，瓦斯?jié)舛然颈３衷?.5%以下（圖5）。

滾筒下風(fēng)側(cè)10 m處瓦斯?jié)舛仍?.3%～0.5%之間（圖6），比工作面其它位置偏高。其原因一方面是落煤瓦斯涌出，另一方面是采煤機(jī)下風(fēng)側(cè)形成渦流，導(dǎo)致污風(fēng)滯留。

測上隅角瓦斯?jié)舛茸畹椭禐?.18%，最高值為0.48%（圖7）。

回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛仍?.2%～0.5%，平均為0.35%（圖8）。

從監(jiān)測結(jié)果來看，所設(shè)計的瓦斯治理方案合理，滿足工作面瓦斯治理要求。

4 結(jié)論

制定了具有針對性的瓦斯抽采方案，對152303工作面進(jìn)行綜合治理，該方案的特點是9#煤采空區(qū)瓦斯抽采與15#煤上隅角瓦斯治理相結(jié)合，取得了良好的治理效果。

參考文獻(xiàn)

[1]林柏泉.礦井瓦斯防治理論與技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2010，6.

[2]賈寶財，劉振宇.U型通風(fēng)方式采煤工作面上隅角瓦斯處理方法[J].煤炭技術(shù)，2008，27（5）：88-89.

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