2903綜采工作面瓦斯抽放方案優(yōu)化及效果分析

摘 要：某礦2903綜采工作面，由于二2煤層埋藏深、煤層的透氣性差和工作面受地質(zhì)構(gòu)造影響，導(dǎo)致2903綜采工作面回采期間瓦斯涌出異常，給安全生產(chǎn)帶來很大隱患，實(shí)踐證明2903綜采工作面采取上隅角插管抽放，降低了生產(chǎn)期間上隅角的瓦斯?jié)舛龋行ПＷC了工作面能夠安全、快速、經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：瓦斯涌出異常；上隅角插管抽放

中圖分類號：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0177-02

煤炭開采所發(fā)生事故中瓦斯爆炸造成的損失是最大最嚴(yán)重的，從每年的事故統(tǒng)計(jì)中得到，低瓦斯礦井發(fā)生瓦斯爆炸事故占有相當(dāng)大的比重。隨著開采深度的不斷增加，瓦斯問題更加突出。某礦2903綜采工作面煤體平均瓦斯含量為8.21m3/t，嚴(yán)重制約了正?；夭伞Ｔ诨夭善陂g采取瓦斯抽放方案有效解決了工作面的瓦斯超限問題，實(shí)現(xiàn)了工作面安全、高產(chǎn)、高效回采。

1 工程概況

2903綜采工作面開采二2煤層，位于九采區(qū)，東為九采區(qū)軌道、膠帶集中巷，西為實(shí)體煤，南為實(shí)體煤，北為2902工作面（已采）。2903工作面平均走向長度為938 m，傾斜長為174.8 m，工作面煤層厚度1.5～3.8 m，平均2.94 m，可采儲量593 517 t，設(shè)計(jì)服務(wù)年限約8.5個(gè)月。工作面總體為一單斜構(gòu)造，外段煤層傾角較大，最大達(dá)22 ？觷，里段較為平緩，煤層傾角2 ？觷～7 ？觷，平均約5 ？觷。2903工作面回采期間平均絕對瓦斯涌出量達(dá)到8.21 m3/min，相對瓦斯涌出量3.87 m3/t。根據(jù)中國礦業(yè)大學(xué)測試結(jié)果，二2煤層透氣性系數(shù)約為1.09 m2/MPa2·d，屬于可以抽放煤層。

2 工作面瓦斯積聚分析

某礦二2煤層開采屬于單煤層開采，工作面回采時(shí)，瓦斯來源于：一是本煤層瓦斯釋放，二是圍巖卸壓瓦斯。

①二2煤層為無煙煤，煤化程度較高，成煤時(shí)期生產(chǎn)的瓦斯多，且圍巖和上覆巖層密封性好、透氣性差，有利于瓦斯的保存，同時(shí)瓦斯處于吸附狀態(tài)，導(dǎo)致本煤層瓦斯不易由工作面通風(fēng)排出。

②本煤層瓦斯主要由工作面通風(fēng)排出。在采空區(qū)漏風(fēng)流的作用下，采空區(qū)瓦斯不斷涌向工作面上隅角，造成上隅角瓦斯積聚、超限，如圖1所示。另外，采煤工作面風(fēng)流在上隅角處直角拐彎，上隅角形成渦流區(qū)，為上隅角瓦斯提供了積聚條件。

③煤層開采后，圍巖中形成自由空間，破壞了原巖應(yīng)力平衡，圍巖向采空區(qū)方向移動，發(fā)生頂板冒落與下沉和底鼓現(xiàn)象。頂?shù)装鍑鷰r發(fā)生卸壓、膨脹，同時(shí)產(chǎn)生大小不同的裂縫，透氣性增大，如圖2所示?，F(xiàn)場調(diào)研中，2903工作面底板積水處有瓦斯泡冒出，支架后方頂板瓦斯涌出伴有“嘶嘶”聲。卸壓瓦斯沿采空區(qū)裂隙場上升、漂浮，直至斷裂帶頂部的離層發(fā)育區(qū)，隨著工作面老頂周期來壓涌向工作面。

3 瓦斯治理技術(shù)

3.1 2903工作面上隅角埋管抽放方案

3.1.1 埋管抽放技術(shù)措施

①在膠帶順槽敷設(shè)一趟埋管抽放主管路，吊掛至距工作面支架切頂線50 m處，通過三通連接兩趟6吋無縫鋼管敷設(shè)至采空區(qū)用于抽取采空區(qū)瓦斯。隨著工作面回采，在上隅角處及時(shí)延接6吋鋼管并移動波紋管和掐接主管路，使抽放主干管距工作面支架切頂線約50m。

②根據(jù)采空區(qū)瓦斯抽放經(jīng)驗(yàn)，采空區(qū)瓦斯最佳抽放位置在距工作面30～60 m的范圍內(nèi)。2903工作面回采屬于仰采，考慮受采空區(qū)積水影響，兩趟埋管相鄰抽放籠間距暫定為15 m，即同一趟埋管相鄰抽放籠間距為30m。抽放籠是用5 m長的6吋快速接頭鋼管打眼（Ф20 mm）加工而成，如圖3所示。

③2903工作面上隅角埋管抽放示意圖，如圖4所示。

3.1.2 上隅角埋管抽放管理措施

①當(dāng)?shù)谝粭l埋管達(dá)15 m時(shí)，打開第一條埋管閥門進(jìn)行抽放并開始預(yù)埋第二條管路。②當(dāng)?shù)谝粭l管路埋至30 m時(shí)關(guān)閉該管路閥門并將此處的1節(jié)6吋鋼管更換成抽放籠，同時(shí)打開第二條管路閥門投入抽采。③當(dāng)工作面推過第二條管路管口30 m時(shí)，關(guān)閉第二條管路三通處閥門將此處的1節(jié)6吋鋼管更換成抽放籠并打開第一條管路閥門投入抽采，依次類推。④所有抽放籠用鋼絲網(wǎng)包裹，吊掛至回風(fēng)巷煤柱側(cè)頂板。⑤距離抽放籠5 m處用袋裝煤渣砌墻，墻體厚度≥1 m，與采空區(qū)冒落矸石和煤柱側(cè)巷幫接觸嚴(yán)密。⑥沿著抽放管路在工作面?zhèn)扔?.4 m圓雜木支設(shè)井字型木垛，木垛中對中間距為5 m。⑦根據(jù)埋管抽放效果，適時(shí)在1#支架與煤柱之間用袋裝鋸末構(gòu)筑臨時(shí)密閉墻。⑧為了保證采空區(qū)埋管抽放效果，嚴(yán)禁拆卸2903膠帶順槽的頂板錨桿螺母、托盤及錨索梁。

3.1.3 主管路掐接安全措施

①將抽放管路末端蝶閥關(guān)閉，然后將待去掉的抽放主管路用1 t倒鏈固定在頂板或巷幫錨網(wǎng)上；將待拆抽放管和主管路連接螺栓、法蘭盤松開，打開閥門使管路抽新鮮風(fēng)至少10 min后，再關(guān)閉閥門；確保所有抽放支管的閥門全部關(guān)閉后，對管路進(jìn)行拆除。②主管路拆除后，將波紋管和三通前移到合適位置，捋順后波紋管端與10吋主管路末端進(jìn)行連接，三通端接上兩趟6吋鋼管，波紋管和三通與6吋鋼管連接，如圖5所示。

3.2 2903工作面上隅角插管抽放

3.2.1 上隅角插管抽放技術(shù)措施

①在膠帶順槽敷設(shè)一趟10吋插管抽放管路至工作面1#支架切頂線前方8 m左右。利用聚乙烯抽放管自身柔性，在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭前將插管抽放主管路由煤墻側(cè)過渡到煤柱側(cè)，如圖6所示。

②10吋插管抽放管路末端與上隅角之間用兩根8吋瓦斯抽放管路連接。8吋抽放管路一端插在10吋管路內(nèi)，另一端插在上隅角袋裝鋸末密閉墻內(nèi)。8吋抽放管末端1.5 m長加工成眼距100 mm，眼徑30 mm的抽放籠并用24目的鋼篩網(wǎng)對管口和抽放籠表面進(jìn)行包裹，防止雜物進(jìn)入管路，如圖7所示。

③在1#支架切頂線處采用鋸末袋壘設(shè)臨時(shí)密閉墻，確保采空區(qū)與上隅角有效隔絕。隨著工作面推進(jìn)及時(shí)將臨時(shí)密閉墻和8吋插管外移，根據(jù)采空區(qū)頂板垮落和上隅角瓦斯?jié)舛惹闆r，靈活確定8吋插管插在臨時(shí)密閉墻里端的深度（≥1.5 m，≤ 3.5 m）。8吋瓦斯管路應(yīng)緊貼膠帶順槽頂板吊掛，保證管路距巷幫及頂板均不超過1 m。

④回采期間，當(dāng)8吋瓦斯抽放管完全插入10吋瓦斯抽放管時(shí)，及時(shí)掐接10吋瓦斯抽放管路，并將8吋插管伸出。

⑤隨著工作面的推進(jìn)和轉(zhuǎn)載機(jī)的前移，及時(shí)調(diào)整過渡段瓦斯抽放管路的彎曲度，保證瓦斯抽放管路從煤墻側(cè)平緩過渡到煤柱側(cè)。

3.2.2 管路掐接安全措施

掐接瓦斯抽放管路時(shí)按以下流程進(jìn)行：①將待拆除的抽放主管路用1t倒鏈牢固固定在頂板或巷幫錨網(wǎng)上；②通知調(diào)度室、瓦斯抽放泵站司機(jī)停泵；③螺栓卸除后用倒鏈下放管路，下放時(shí)人員應(yīng)避開管路滾動及掉落方向；④檢查抽放管路內(nèi)是否有雜物，若有就及時(shí)清除，然后連接好剩余抽放管路。

4 抽放瓦斯效果分析

經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)踐和綜合理論分析得到，上隅角插管抽放方案存在以下優(yōu)點(diǎn)，為最優(yōu)方案：①抽放瓦斯含量方面：提高了瓦斯的抽放量，降低了上隅角瓦斯含量，正常生產(chǎn)期間，由平均絕對瓦斯涌出量8.21 m3/min，降低至1.5～3.5 m3/min。②安全方面：上隅角瓦斯?jié)舛炔怀?，由綜合治理前的0.65%（最高1.14%）降低至0.2%～0.3%，保證工作面安全生產(chǎn)，同時(shí)省去機(jī)頭老塘打木垛和永久密閉墻措施，優(yōu)化了瓦斯抽放管路掐接和延伸過程，降低了職工勞動強(qiáng)度，保障了職工安全。③靈巧方面：根據(jù)老塘頂板垮落情況，插入老塘內(nèi)的花管長度活動范圍增大，有效地保證抽放范圍。④經(jīng)濟(jì)方面：減少了2.4 m圓雜木、6寸鋼管和6寸花管的投入，同時(shí)回收了頂板的錨索梁，節(jié)約了成本降低了消耗，按市場價(jià)格計(jì)算，合計(jì)節(jié)約901 890元。

5 結(jié) 語

①本文分析了2903綜采工作面瓦斯積聚的成因，其中瓦斯處于煤巖層中的狀態(tài)、透氣性差的圍巖及圍巖產(chǎn)生裂隙是2903綜采工作面上隅角瓦斯富集的主要原因。

②優(yōu)化了2903插管抽放的方案，降低了回風(fēng)隅角的瓦斯含量，使瓦斯?jié)舛忍幱诳煽胤秶鷥?nèi)，保證工作面的安全高效生產(chǎn)，節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，降低了職工的勞動強(qiáng)度，同時(shí)為礦井瓦斯抽放提供了寶貴的技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。

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