不規(guī)則綜采工作面采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)探討

張春雷

摘 要：在瓦斯治理過程中，根據(jù)111304綜采工作面刀把式的布置特點(diǎn)，結(jié)合煤層瓦斯賦存、瓦斯涌出情況進(jìn)行分析，對工作面采空區(qū)瓦斯采取不同抽采方式，對工作面西段刀把回采階段采用上風(fēng)巷頂板傾向鉆孔對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，在工作面東段正常塊段采用高抽巷對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采。本文主要分析了兩種瓦斯治理方式，保證了工作面安全回采，實(shí)現(xiàn)了采空區(qū)瓦斯治理效果，為類似條件下綜采工作面瓦斯治理提供了有益參考。

關(guān)鍵詞：不規(guī)則綜采工作面;采空區(qū);瓦斯治理

中圖分類號：TD712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2019）11-0079-03

Abstract： In the process of gas control， according to the features of the cutter placement in the 111304 fully mechanized mining face， combined with the analysis of coal seam gas occurrence and gas emission， different extraction methods are adopted for the gas in the goaf area of the working face， and the roof tendency borehole of the upper wind lane is used to extract the goaf in the west section of the working face， and it is normal in the east section of the working face. This paper mainly analyzed two kinds of gas control methods， which ensured the safe recovery of the working face and realized the effect of gas control in the goaf， which provided a useful reference for the gas treatment in the fully mechanized face under similar conditions.

Keywords： irregular fully mechanized mining face;goaf;gas control

在煤礦開采過程中，由于受到地質(zhì)構(gòu)造、煤層變化、保護(hù)煤柱等多種因素的影響，造成井下采煤工作面形成非矩形的不規(guī)則工作面。對于刀把形的不規(guī)則高瓦斯綜采工作面，施工單位要保持其高產(chǎn)高效開采，加強(qiáng)開采期間的瓦斯治理，同時(shí)根據(jù)工作面的形狀和地質(zhì)特征，采取相應(yīng)瓦斯治理措施[1]。

1 不規(guī)則綜采工作面采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)概況

1.1 工作面概況

口孜東礦111304工作面位于一水平（-967m）中央（13-1）采區(qū)西翼。該工作面東起中央（13-1）采區(qū)膠帶機(jī)上山，西至DF3逆斷層，南臨工廣保護(hù)煤柱，北靠13-1煤層基巖風(fēng)化帶，工作面整體布置近東西走向。受防砂煤柱等地質(zhì)因素影響，工作面以內(nèi)切眼為界分為東、西兩段，111304工作面東段平均走向長度1 734.5m，其中，可采走向長1 533.5m，切眼長300.8m;111304工作面西段，平均可采走向長447.8m，切眼長252.2m，在西段上風(fēng)巷向下50m，外切眼向東450m范圍內(nèi)不予回采，在上風(fēng)巷向下50m處重新做下降風(fēng)巷至450m位置，再向上做切眼與風(fēng)巷貫通，即形成“刀把子”式回采。工作面布置如圖1所示。

1.2 煤層瓦斯地質(zhì)情況

111304工作面內(nèi)13-1煤層厚度（含夾矸）為1.39～5.90m，平均厚度（含夾矸）為4.9m;13-1煤平均含有一層夾矸，夾矸多為泥巖，次為炭質(zhì)泥巖，結(jié)構(gòu)簡單，平均厚度為0.5m;13-1煤層純煤厚（剔除夾矸）平均厚度為4.4m。工作面內(nèi)煤層傾角約為9°～16°，平均傾角約為12°。工作面內(nèi)煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，老頂為細(xì)砂巖;煤層底板主要由泥巖及煤線組成。工作面內(nèi)煤層原始瓦斯含量為2.831 9m3/t，瓦斯壓力0.25MPa，煤層透氣性系數(shù)為0.054 231 75m2/MPa2·d，工作面通風(fēng)方式為“U”型通風(fēng)，后退式走向長壁綜合機(jī)械化開采，一次采全高，全部垮落法管理頂板。

2 工作面瓦斯涌出分析

111304工作面范圍內(nèi)13-1煤層的鄰近層分別為上鄰近層16-1煤層（煤層厚度平均1.18m，層間距離約96.8m）;下鄰近層11-2煤層（煤層厚度平均2.41m，層間距離約為71.6m），13-1煤層距上、下鄰近層層間距離較遠(yuǎn)，采動影響較小，111304工作面回采期間的瓦斯涌出主要來源于本煤層;工作面煤層原始瓦斯含量為2.831 9m3/t，可解析瓦斯量為1.762 5m3/t，采用分源預(yù)測法對工作面瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測，相對瓦斯涌出量2.645 5m3/t，正常回采期間計(jì)劃日產(chǎn)量11 515t，預(yù)測工作面正?；夭善陂g絕對瓦斯涌出量達(dá)21.15m3/min。如此大的瓦斯涌出量，僅靠通風(fēng)的方法難以保證回采期間的瓦斯安全，必須采取措施對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采[2]。

3 采空區(qū)瓦斯治理方法

對刀把式不規(guī)則工作面采空區(qū)的瓦斯治理分段進(jìn)行。工作面東段采取施工高抽巷對采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采;對西段刀把子塊段受防砂煤柱影響從外切眼向東450m不再施工高抽巷，改為在111304工作面上風(fēng)巷施工頂板傾向穿層鉆孔抽采采空區(qū)的卸壓瓦斯。在工作面風(fēng)巷安設(shè)一路[?]325瓦斯管路用于采空區(qū)的卸壓瓦斯抽采。工作面在“刀把子”回采階段，高抽巷不能起到抽采采空區(qū)瓦斯的作用，此時(shí)利用[?]325管路通過上風(fēng)巷頂板傾向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯。工作面推過刀把子階段，關(guān)閉上風(fēng)巷頂板傾向鉆孔瓦斯抽采管路，采用高抽巷抽采采空區(qū)瓦斯。

3.1 上風(fēng)巷頂板傾向穿層鉆孔抽采

在111304工作面上風(fēng)巷布置頂板傾向穿層鉆孔用于采空區(qū)卸壓瓦斯抽采，開孔位置在工作面上風(fēng)巷煤層中，終孔位置在距離下降風(fēng)巷以南平距30m，終孔點(diǎn)距離煤層頂板距離35m，從切眼東55m位置施工第一組抽采鉆孔，每組施工3個(gè)鉆孔，鉆孔直徑[?]94mm，呈扇形布置，終孔平距4m，開孔間距1m，共施工33組99個(gè)頂板傾向穿層鉆孔，每組鉆孔參數(shù)見表1，鉆孔平面布置示意圖見圖2。

3.2 高抽巷抽采

在111304工作面頂板布置走向高抽巷，高抽巷距離風(fēng)巷平距約39m，距離煤層頂板距離35m，通過高抽巷對卸壓區(qū)域瓦斯進(jìn)行抽采。“刀把子”回采結(jié)束，工作面已經(jīng)推進(jìn)高抽巷位置，此時(shí)上風(fēng)巷傾向頂板鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯抽采完畢，高抽巷起到抽采采空區(qū)瓦斯作用[3]。在工作面的風(fēng)巷安設(shè)一路[?]219mm瓦斯管路，用于抽取工作面上的隅角瓦斯。

4 采空區(qū)瓦斯治理效果分析

4.1 上風(fēng)巷頂板傾向穿層鉆孔瓦斯抽采效果分析

111304工作面回采初期，工作面推進(jìn)較慢，當(dāng)工作面推進(jìn)到54m時(shí)，上風(fēng)巷頂板傾向抽采鉆孔的瓦斯抽采管內(nèi)開始抽到瓦斯，抽采瓦斯?jié)舛葹?.2%，抽采瓦斯純量為0.35m3/min，當(dāng)工作面推進(jìn)到72m的位置時(shí)，抽采瓦斯?jié)舛葹?5%，抽采瓦斯純量為4.4m3/min，表明隨著工作面總進(jìn)尺加大，采空區(qū)裂隙加大頂板垮落，投入抽采的鉆孔數(shù)量增加，上風(fēng)巷頂板穿層孔抽采瓦斯流量和濃度逐漸加大。當(dāng)總進(jìn)尺增加到74m的位置時(shí)，抽采瓦斯?jié)舛葹?6.2%，抽采瓦斯純量為4.75m3/min。此后，隨著工作面總進(jìn)尺加大，工作面抽采瓦斯?jié)舛确€(wěn)定在7.4%～19.8%的范圍內(nèi)波動，抽采瓦斯純量約2.07～5.105m3/min。工作面回采到452.5m時(shí)，停止上風(fēng)巷頂板傾向穿層孔抽采，采用高抽巷抽采。

4.2 高抽巷瓦斯抽采效果分析

工作面回采到452.5m時(shí)，采用高抽巷抽采。根據(jù)抽采數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從452.5m開始高抽巷抽采，管路內(nèi)瓦斯?jié)舛?.86%，抽采瓦斯純量為1.45m3/min，抽采瓦斯?jié)舛容^小、平均純量較小，表明采空區(qū)裂隙對高抽巷影響較小。當(dāng)工作面推進(jìn)到503.5m時(shí)，高抽巷抽采濃度3.02%，抽采瓦斯量2.86m3/min;當(dāng)工作面推進(jìn)到581.5m時(shí)，高抽巷抽采濃度4.72%，抽采瓦斯量5.10m3/min，抽采瓦斯?jié)舛然颈３衷?.2%～12.88%，抽采瓦斯純量保持在6.47～17.24m3/min。

從高抽巷的抽采量與工作面推進(jìn)速度的關(guān)系上來看，高抽巷抽采與工作面推進(jìn)度密切相關(guān)，在抽放負(fù)壓穩(wěn)定的情況下，工作面推進(jìn)速度越快，高抽巷瓦斯抽采濃度越高，相應(yīng)的高抽巷抽采量就越高。

5 結(jié)論

①根據(jù)統(tǒng)計(jì)，工作面刀把子回采階段，上風(fēng)巷頂板傾向穿層孔抽采采空區(qū)卸壓瓦斯，工作面平均日產(chǎn)量約3 375t/d，最大日產(chǎn)量12 665t，最大日進(jìn)尺7m，回風(fēng)流中最大瓦斯?jié)舛?.25%，最大風(fēng)排瓦斯量7.04m3/min，在鉆孔達(dá)到穩(wěn)定抽采階段，抽采瓦斯?jié)舛仍?.4%～19.8%波動，抽采瓦斯純量約2.07～5.105m3/min。②在高抽巷抽采期間，工作面平均日產(chǎn)量9 751t/d，工作面最大日產(chǎn)量19 900t，最大抽采瓦斯?jié)舛冗_(dá)14%，最大抽采純瓦斯純量達(dá)17.24m3/min，高抽巷抽采期間回風(fēng)流最大瓦斯?jié)舛?.36%，最大風(fēng)排瓦斯量8.83m3/min。③回采過程中最大絕對瓦斯涌出量達(dá)19.45m3/min，工作面在回采過程中未發(fā)生過瓦斯超限。無論采用上風(fēng)巷頂板傾向穿層孔抽采，還是采用高抽巷抽采均有效降低了風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?，杜絕了瓦斯超限，實(shí)現(xiàn)了工作面瓦斯治理效果。④對于刀把式不規(guī)則工作面，當(dāng)受地質(zhì)條件影響不適宜布置高抽巷時(shí)，采用在上風(fēng)巷施工頂板穿層孔代替高抽巷對工作面采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽采，可有效實(shí)現(xiàn)采空區(qū)瓦斯治理效果，防止高強(qiáng)度開采綜采工作面的瓦斯超限。

參考文獻(xiàn)：

[1]李洪彪，牛金玉，王顯，等.似刀把狀不規(guī)則綜采工作面開采實(shí)踐研究[J].江西煤炭科技，2015（3）：25-26.

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[3]李青柏，李文洲.高抽巷布置優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析[J].煤礦開采，2010（5）：28-29.