礦井瓦斯綜合治理技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：米籮礦為近距離煤層群煤與瓦斯突出礦井，瓦斯是制約礦井安全生產(chǎn)的主要因素，采用單一的瓦斯治理手段難以有效的對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行治理。采用保護(hù)層開(kāi)采、穿層瓦斯抽采、高位瓦斯抽采鉆孔以及上隅角瓦斯抽采等綜合瓦斯抽采技術(shù)手段對(duì)突出煤層瓦斯災(zāi)害進(jìn)行治理，結(jié)果表明，在回采面生產(chǎn)期間，上隅角及回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛染鶠槌^(guò)0.5%，有效的解決了回采面瓦斯治理問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽采；煤層群；瓦斯綜合治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.084

煤與瓦斯突出礦井的瓦斯治理問(wèn)題一直是制約礦井安全生產(chǎn)的影響因素[1]。國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者進(jìn)行了大量的基礎(chǔ)研究，提出了各種瓦斯治理技術(shù)，并取得了顯著的研究成果[2-4]。常規(guī)的瓦斯抽采技術(shù)具有一定的局限性，采用單一的瓦斯治理技術(shù)往往不能取得實(shí)現(xiàn)礦井的安全生產(chǎn)需要。本文以米籮礦近距離煤層群開(kāi)采瓦斯治理為工程背景，對(duì)瓦斯綜合治理技術(shù)在礦井中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以便能更好的促進(jìn)礦井的安全生產(chǎn)。

1 礦井概況

米籮礦位于烏蒙山南斜坡地段，屬高原中山峽谷地貌，海拔為+1035～+1975m之間。井田中部出露三迭系石灰?guī)r，多在兩翼靠近煤層露頭側(cè)形成懸崖陡壁，其下的飛仙關(guān)地層則多為逆向陡坡，煤系地層因易風(fēng)化沖蝕，多沿地層走向形成溝谷毗連的低凹槽地。區(qū)內(nèi)溝谷切割較深，多呈“V”字形。米籮礦主要開(kāi)采有1、3、9、10號(hào)等煤層，總資源量為18835萬(wàn)t。

2 瓦斯綜合治理技術(shù)

2.1 穿層鉆孔瓦斯治理技術(shù)

受到1號(hào)煤層開(kāi)采影響，1號(hào)層下部的3號(hào)、9號(hào)及10號(hào)煤層的滲透率都得到一定程度的提升，利用位于10號(hào)煤層底板處的瓦斯抽采巷道，施工穿層瓦斯抽采鉆孔，對(duì)上部的3號(hào)、9號(hào)及10號(hào)煤層進(jìn)行瓦斯抽采。穿層瓦斯抽采鉆孔的終孔間距為10m。

2.2 高位瓦斯抽采鉆孔

在3號(hào)煤層110302綜采工作面回風(fēng)巷沿著煤層走向方向，每隔40m布置一個(gè)高位瓦斯抽采鉆場(chǎng)，在每個(gè)高位瓦斯抽采鉆場(chǎng)布置8個(gè)瓦斯抽采鉆孔，鉆孔的直徑為94mm，鉆孔的孔深在60～70m，以便攔截1號(hào)煤層采空區(qū)瓦斯向110302綜采工作面涌出，具體的高位瓦斯抽采鉆孔布置如圖所示。通過(guò)抽采管路中抽采負(fù)壓作用，可以改變回采工作面采空區(qū)內(nèi)以及臨近層瓦斯流場(chǎng)。以便更好的解決采空區(qū)瓦斯向回采空間涌出以及上隅角瓦斯超限問(wèn)題，具體的抽采鉆孔布置如圖2所示。

2.3 采空區(qū)埋管瓦斯治理

在3號(hào)煤層110302綜采工作面開(kāi)采之前就在回巷道上安設(shè)直徑為450mm的瓦斯抽采管路，并與上隅角留設(shè)的伸縮風(fēng)筒進(jìn)行連接。隨著回采工作面的不斷向前推進(jìn)，瓦斯抽采管路隨之埋入到采空區(qū)之內(nèi)。在瓦斯抽采管路中每隔一段布局安設(shè)一個(gè)三通，在瓦斯抽采管路即將埋入到采空區(qū)之前先將控制閥關(guān)閉，同時(shí)打開(kāi)下一循環(huán)的瓦斯抽采管路閥門(mén)，以便利用瓦斯抽采管路不斷的對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。采空區(qū)瓦斯抽采埋管深入到采空區(qū)內(nèi)30m。

3 瓦斯抽采效果

3.1 穿層鉆孔瓦斯抽采效果

為了掌握底板瓦斯抽采鉆孔對(duì)1號(hào)煤層開(kāi)采區(qū)間對(duì)其他煤層的瓦斯治理效果，選擇2個(gè)瓦斯抽采鉆場(chǎng)對(duì)瓦斯抽采參數(shù)進(jìn)行考察。對(duì)于單個(gè)瓦斯抽采鉆孔，在與回采工作面距離0～-20m位置時(shí)，抽采鉆孔的瓦斯抽采濃度及流量較低，且保持穩(wěn)定。在距離回采面20～50m時(shí)，回采造成的底板裂隙發(fā)育，瓦斯抽采鉆孔的流量及濃度均保持在高位，煤層受到的應(yīng)力降低，被保護(hù)層的裂隙發(fā)育，透氣性顯著提升，煤層瓦斯壓力降低，鉆孔瓦斯流量增大。在距離回采面50～100m時(shí)，瓦斯抽采鉆孔的濃度及流量逐漸減小，上層煤的采空區(qū)被矸石填充。穿層鉆孔瓦斯抽采濃度及瓦斯抽采量總體表現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。

3.2 高位瓦斯抽采效果分析

高位瓦斯抽采鉆孔的抽采負(fù)壓在5～8kPa，在回采工作面推進(jìn)至距離高位瓦斯抽采鉆孔60m位置時(shí)，通過(guò)打開(kāi)瓦斯抽采閥門(mén)對(duì)瓦斯進(jìn)行抽采，當(dāng)回采工作面推進(jìn)到距離抽采鉆場(chǎng)20m時(shí)，打開(kāi)下一個(gè)高位瓦

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斯抽采鉆孔瓦斯抽采閥門(mén)；在回采工作面距離鉆場(chǎng)-20～0m位置時(shí)，兩個(gè)相鄰的高位瓦斯抽采鉆場(chǎng)同時(shí)對(duì)采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。隨著回采面推進(jìn)，瓦斯抽采鉆孔抽采濃度及流量如圖3所示。

3.3 上隅角瓦斯抽采效果分析

對(duì)上隅角瓦斯抽采濃度以及純量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，上隅角采空區(qū)瓦斯抽采濃度隨著回采工作面的不斷向前推進(jìn)，瓦斯抽采濃度基本保持在12%左右，瓦斯抽采負(fù)壓基本保持在5kPa，瓦斯抽采純量基本保持在11.5m3/min，上隅角瓦斯抽采取得顯著效果。

4 總結(jié)

瓦斯突出礦井采用單一的瓦斯治理技術(shù)往往不能取得較好的應(yīng)用效果，通過(guò)采用穿層鉆孔、高位瓦斯抽采鉆孔以及上隅角埋管瓦斯抽采等綜合瓦斯治理技術(shù)，大大降低了回采工作面生產(chǎn)期間的瓦斯涌出量?；夭晒ぷ髅婊仫L(fēng)巷及上隅角瓦斯?jié)舛染闯^(guò)0.5%，回采面未出現(xiàn)瓦斯聚集以及瓦斯超限等情況，瓦斯治理取得了較好的應(yīng)用效果，為礦井的安全生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：馮中勝（1986-），男，云南曲靖人，本科，工程師，安全副總工程師，從事礦井通風(fēng)瓦斯治理工作。