東于煤礦03303綜采工作面瓦斯綜合治理相關(guān)探究

齊電水

摘 要：根據(jù)東于煤礦03303綜采工作面的生產(chǎn)要素及環(huán)境因數(shù)，調(diào)整優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)及采煤工藝后，形成工作面膠帶順槽進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)順槽回風(fēng)的“U”型通風(fēng)方式。本面采用了本煤層、工作面兩端頭采空區(qū)和下部煤層同時(shí)進(jìn)行瓦斯抽采的綜合瓦斯治理方法，有效控制瓦斯對(duì)綜采工作面的影響，取得了較好的瓦斯治理的效果。

關(guān)鍵詞：綜采工作面；瓦斯抽采；瓦斯治理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.065

目前，煤炭依然是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的能源支柱，而且煤炭將在一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都會(huì)占據(jù)著主要能源的位置。但是煤礦安全的現(xiàn)實(shí)情況卻不容樂(lè)觀，特別是高瓦斯礦井的瓦斯綜合治理更需要國(guó)家及企業(yè)更多的投入。經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)促進(jìn)煤炭工業(yè)的健康發(fā)展，提升人們對(duì)煤礦瓦斯治理工作的重視，促進(jìn)整個(gè)煤礦行業(yè)的健康穩(wěn)定的發(fā)展。

綜采工作面的瓦斯來(lái)源有采空區(qū)瓦斯及采煤工作面涌出的瓦斯，03303綜采工作面采用未卸壓抽采（預(yù)抽）和邊采邊抽方法，可以針對(duì)性的對(duì)瓦斯進(jìn)行綜合治理，保證瓦斯在可控的范圍內(nèi)，促進(jìn)工作面的安全生產(chǎn)。東于煤礦絕對(duì)瓦斯涌出量：78.01 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量：36.81 m3/t，定性為高瓦斯礦井。

1 工作面概況及瓦斯分析

03303工作面整體為西北高東南低緩傾斜的單斜構(gòu)造，煤巖層傾角2°～11°，平均5°。直接頂為砂質(zhì)泥巖，平均厚1.0m；直接底為細(xì)砂巖，平均厚度為0.8m。本面平均瓦斯含量：6.92m3/t，本煤層透氣系數(shù)為3.28m2/（Mpa·d），煤塵具有爆炸性。工作面建有瓦斯抽放系統(tǒng)，采用本煤層（順層孔）、鄰近層（底抽巷）和采空區(qū)（高位孔）同時(shí)抽采的綜合瓦斯抽采方法。本煤層瓦斯抽采鉆孔隨著工作面的推進(jìn)，對(duì)煤體卸壓，邊采邊抽，提高了瓦斯抽采率，減少了推采期間的瓦斯涌出量。

東于煤礦主要開(kāi)采煤層為03#、2#煤層，由03#煤頂板垮落，裂隙增加，這樣就為瓦斯流動(dòng)提供了良好的條件，02#煤層的瓦斯通過(guò)層間裂隙向03#煤層采空區(qū)釋放。03#煤層的開(kāi)采則是對(duì)2#煤層進(jìn)行卸壓，使2#煤層中的瓦斯通過(guò)裂隙自然向03#煤采空區(qū)釋放。采空區(qū)封存的大量瓦斯又向工作面釋放，這就造成工作面及回風(fēng)上隅角的瓦斯?jié)舛瘸蓿?3303工作面兩端頭垛子后方采空區(qū)側(cè)，多次出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，這種情況下采用底抽管及上部插管抽采的方法來(lái)排放瓦斯。邊推采邊抽出采空區(qū)瓦斯。

2 本煤層（03#煤）瓦斯抽采

2.1 鉆孔布置

工作面本煤層瓦斯抽采鉆孔布置在回風(fēng)順槽，沿煤層走向每隔6米布置一個(gè)，鉆孔布置在回風(fēng)順槽沿煤層迎面垂直（與順槽成90°）布置。若鉆孔較深，施工困難時(shí)，可在工作面膠帶順槽施工鉆孔，以提高工作面的瓦斯抽采量。目前工作面回風(fēng)順槽鉆機(jī)具備施工190m的能力。

2.2 鉆孔的有效抽采時(shí)間

根據(jù)本礦2#煤層瓦斯自然涌出量的測(cè)定結(jié)果：百米鉆孔的初始瓦斯涌出量：3.9356～6.3869（×10-3m3/min·100m），鉆孔瓦斯流量的衰減系數(shù)：0.0471～0.0481d-1。百米鉆孔在不同時(shí)間（t）內(nèi)的可抽采的瓦斯總量（Qt）和鉆孔抽采有效系數(shù)（K），根據(jù)以下公式計(jì)算：

其中：Qt—百米鉆孔在t時(shí)間內(nèi)可抽瓦斯總量， m3；q0—百米鉆孔初始瓦斯涌出量，m3/min·100m；α—鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)，d-1；t —抽采時(shí)間， d；K—鉆孔抽采有效系數(shù)，%；e—常數(shù) e=2.72是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。

3 工作面端頭采空區(qū)瓦斯抽采

由于工作面采空區(qū)采用自然垮落法處理，導(dǎo)致大部分區(qū)域會(huì)冒落嚴(yán)實(shí)，導(dǎo)致瓦斯主要存在于工作面兩端頭順槽未冒落嚴(yán)實(shí)區(qū)域內(nèi)，還有支架底座箱后部空間內(nèi)。而采空區(qū)與回風(fēng)隅角相連，因此，采用切頂排打設(shè)垛子，垛子下方預(yù)埋底抽采管路，垛子上方進(jìn)行插管抽采的方法抽放采空區(qū)的瓦斯。即在工作面回風(fēng)順槽內(nèi)預(yù)先敷設(shè)一路瓦斯抽放管路（Φ273mm），每三節(jié)管路（18m）增設(shè)一個(gè)三通，安設(shè)立管（Φ273mm）頂部密封，立管頂端布置0.5m-1.5m的花眼，隨工作面推采立管埋入采空區(qū)后進(jìn)行抽采。

支架后部冒落區(qū)空間大，空隙率較高，瓦斯涌出量較大，這部分瓦斯受工作面漏風(fēng)和風(fēng)壓作用，會(huì)沿著冒落區(qū)空間向工作面回風(fēng)順槽和回風(fēng)隅角涌動(dòng)。因此在工作面回風(fēng)隅角切頂排范圍打設(shè)密閉垛子，并布置抽采管路，形成抽采負(fù)壓區(qū)，將該區(qū)域的高濃度瓦斯由垛子下部抽采管路和垛子上方的插管抽出。具體方法為：隨工作面的推進(jìn)，對(duì)工作面兩端頭及時(shí)退錨，確保頂板在切頂排后方及時(shí)垮落，從而使支架、隅角垛子和采空區(qū)形成半封閉狀態(tài)（必要時(shí)使用舊風(fēng)帶等沿切頂排設(shè)擋風(fēng)簾進(jìn)行封閉），靠垛子下部瓦斯抽采管和垛子上部抽采軟管（將抽放軟管（Φ159mm）靠垛子上部插入切頂線以內(nèi)1～2m）進(jìn)行抽放，必要時(shí)可增設(shè)三通輔助抽采瓦斯，控制采空區(qū)瓦斯?jié)舛取２骞苡梅漓o電、防阻燃扎帶吊掛在回風(fēng)順槽頂板上（如圖1）。

4 鄰近層涌出瓦斯抽放

利用工作面回風(fēng)巷分別向鄰近層（2#煤層）和回風(fēng)隅角（老塘頂板裂隙帶）打迎面斜交的鉆孔進(jìn)行瓦斯抽采。隨著工作面的推采，采空區(qū)頂板冒落和卸壓裂隙作用使用鉆孔邊采邊抽瓦斯，從而提高工作面的瓦斯抽采率，減少采空區(qū)的瓦斯?jié)舛取?/p>

4.1 上隅角高位鉆孔布置

鉆孔布置方式：鉆場(chǎng)布置在工作面回風(fēng)順槽，高位鉆場(chǎng)每隔30米布置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置10個(gè)鉆孔，分高、低位布置，先打5個(gè)低位鉆孔，退后15米施工5個(gè)高位鉆孔，為一組鉆場(chǎng)，下一組鉆場(chǎng)在前一組鉆場(chǎng)1#鉆孔后30米位置施工。

4.2 鉆孔施工工藝

封孔工藝：（1）將封孔器套在瓦斯抽放實(shí)管上把囊袋用鐵絲均勻扎緊。（2）將扎好的封孔器和抽放管一起送到預(yù)定鉆孔內(nèi)。（3）將注漿泵與氣源連接，調(diào)整好氣壓閥，倒入清水，打開(kāi)注漿泵和攪拌器開(kāi)關(guān)看是否能夠正常工作。（4）打開(kāi)氣動(dòng)攪拌器倒入注漿料攪拌均勻后開(kāi)始注漿。（5）注漿泵停止工作后將注漿折死，打開(kāi)泄壓閥，去掉注漿管清洗注漿泵。

鉆孔施工采用ZDY-3200型坑道鉆機(jī)，配套鉆桿選用φ63.5mm，每節(jié)長(zhǎng)度1.5m的錐扣鉆探鉆桿，鉆頭選用Φ94mm三翼鉆頭。

5 效果分析

（1）通過(guò)調(diào)整開(kāi)采方法，與合理抽采方式形成綜合瓦斯治理措施，工作面瓦斯?jié)舛鹊玫搅擞行Э刂?，杜絕了工作面瓦斯超限的問(wèn)題。

（2）通過(guò)正確布置抽采管路和鉆孔，控制瓦斯抽采范圍和抽采效率，保持瓦斯抽采濃度在最高濃度邊界，達(dá)到采空區(qū)瓦斯的抽采量與涌出量基本平衡，最大限度的進(jìn)行瓦斯抽采，工作面的瓦斯綜合抽采率達(dá)到70%以上。

6 結(jié)論

綜上所述，工作面采空區(qū)及采動(dòng)影響的鄰近煤層的瓦斯抽采必須與瓦斯釋放通道的分布相適應(yīng)，并且做到抽采量與瓦斯涌出量相平衡才能夠收到較好的效果。通過(guò)優(yōu)化開(kāi)采工藝和瓦斯抽采合理，配合采空區(qū)瓦斯綜合治理措施的應(yīng)用，有效減小了瓦斯對(duì)綜采工作面生產(chǎn)的影響，杜絕了工作面范圍的瓦斯超限問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了工作面的安全生產(chǎn)。

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