何寧
摘 要:官地礦8#、9#煤因?qū)娱g距較小,不能進(jìn)行分層回采,現(xiàn)場(chǎng)采用放頂煤開采的方法進(jìn)行回采。放頂煤開采會(huì)導(dǎo)致在回采過程中瓦斯涌出量增加,本文以官地礦中四采區(qū)28418放頂煤工作面為例,研究放頂煤工作面瓦斯抽放方式及瓦斯的防治。
關(guān)鍵詞:官地礦;瓦斯抽放;探討
1 工作面情況
1.1 地面及井下位置
工作面地表位于南華溝西南與風(fēng)峪溝東北之間的山梁,為中低山區(qū),起伏較大,植被發(fā)育,灌木叢生。工作面井下位于中四、南四、南五采區(qū)之間,中四8#煤皮帶巷東南側(cè),工作面東北面相隔26m實(shí)體煤柱鄰近28416工作面(未采),西南面、東南面均為未采區(qū);該面上覆相隔層間距78 m左右為23414、23416、23418工作面采空區(qū),上覆相隔層間距33m左右為16407、16411工作面采空區(qū),8#與9#煤層間距約0.2-1.5m。
1.2 煤層賦存情況
工作面8#煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層,層高3.17m,全工作面穩(wěn)定可采,夾石厚度為1.70~2.80m的泥巖,變化范圍大;9#煤層為簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)煤層,層高3.02,全工作面穩(wěn)定可采,8#、9#煤層節(jié)理發(fā)育。
1.3 頂?shù)装迩闆r:
老頂:石灰?guī)r,深灰色,致密,堅(jiān)硬,含方解石晶體,中部為硅質(zhì)砂質(zhì),厚度10.23m;直接頂:灰色,質(zhì)地堅(jiān)硬,含方解石脈及動(dòng)物化石,厚度3.6m;偽頂:炭質(zhì)泥巖,黑色,含植物化石碎片,厚度0.23m;老底:黑灰色,厚層狀,含黃鐵礦,局部夾薄層泥巖及中粒砂巖,厚度11.63m。
1.4 水文情況
工作面上覆相隔層間距78 m左右為23414、23416、23418工作面采空區(qū),上覆相隔層間距33m左右為16407、16411工作面采空區(qū),預(yù)計(jì)16407工作面采空區(qū)積水約692、145 m3,23414工作面采空區(qū)積水約482 m3。
2 瓦斯抽放的必要性
①工作面瓦斯涌出量來源分析;28418工作面瓦斯來源主要為本煤層;
②工作面瓦斯涌出量預(yù)測(cè):根據(jù)28418工作面兩巷掘進(jìn)時(shí)瓦斯涌出量情況,預(yù)計(jì)28418工作面絕對(duì)瓦斯涌出量在4.6m3/min左右,相對(duì)瓦斯涌出量在1.66m3/t左右;
③工作面供給風(fēng)量;28418工作面采用正進(jìn)風(fēng),副巷回風(fēng)的一進(jìn)一回“U”型通風(fēng)系統(tǒng),28418工作面正巷進(jìn)風(fēng)量1100m3/min,副巷回風(fēng):1100m3/min;
④工作面風(fēng)排瓦斯量;預(yù)計(jì)28418工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量在4.6m3/min左右(其中抽放量1m3/min左右),工作面配風(fēng)量為1100m3/min,則工作面及回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛茸畲笾禐椋?.6-1)/1100=0.33 %,按工作面及回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?0.8%符合要求。
3 抽放方案的確定
3.1 抽放方法的選擇依據(jù)
預(yù)計(jì)28418工作面瓦斯絕對(duì)涌出量在4.6m3/min左右,《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定絕對(duì)瓦斯涌出量小于5m3/min的工作面可以不采取瓦斯抽采,根據(jù)我礦以往的抽放經(jīng)驗(yàn),決定采取采空區(qū)上隅角抽放的方法進(jìn)行。
3.2 采空區(qū)抽采設(shè)計(jì)
①利用加工出來的瓦斯抽放頭與瓦斯抽放管管托抽放落山里的低濃瓦斯,采空區(qū)里的瓦斯通過瓦斯抽放頭進(jìn)入低負(fù)壓抽放系統(tǒng),使采空區(qū)內(nèi)的瓦斯不能涌出工作面并不能在落山里積聚。隨著瓦斯綜采工作面的推進(jìn),應(yīng)用支架上的開關(guān),控制油缸對(duì)瓦斯抽放管管托進(jìn)行拉拽。同時(shí),在鋼管周圍打圓木點(diǎn)柱進(jìn)行支護(hù),以防止壓斷抽放管路。為防止采空區(qū)冒落矸石砸壞埋入的抽放管,在埋管進(jìn)入采空區(qū)時(shí)用厚石棉瓦蓋住埋管,保護(hù)管路;
②布置使用方法:通過支架上的開關(guān)控制液壓泵,液壓泵向油缸注液,從而使油缸伸縮,拉動(dòng)管托使其移動(dòng)。觀察瓦斯抽放管吊掛情況是否符合標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)接好后恢復(fù)瓦斯抽放管內(nèi)負(fù)壓,正常抽放落山里低濃瓦斯。
4抽放管路的選擇與安裝設(shè)計(jì)
4.1 抽放管管徑的選擇:
抽放管路經(jīng)濟(jì)管徑采用下列計(jì)算公式:
D=0.1457(Q/υ)1/2
式中:
D-瓦斯管內(nèi)徑,m;Q-瓦斯流量,m3/min;υ-瓦斯在管路的平均流速,m/s,一般取5-15m/s。
4.2 抽放管路阻力計(jì)算
①管路阻力計(jì)算按下式計(jì)算:
h=9.8LrQ2/(K0d5)
式中:
h-管路的摩擦阻力,Pa;L-管路長(zhǎng)度,m;r-混合瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度;Q-管路混合瓦斯流量,m3/h;K0-系數(shù),取0.71d-管路內(nèi)徑,cm;
抽放管路系統(tǒng)的直管總阻力損失為:904.6Pa
②局部阻力損失計(jì)算;管路局部阻力損失按直管阻力損失的20%計(jì)算。
H局=H直×20%=904.6×20%=181Pa
③總阻力損失計(jì)算:
H總=H直+H局=904+181=1085Pa
④鉆孔抽放負(fù)壓計(jì)算:
H泵=(H孔+H正+H總)×K
式中:
H泵-瓦斯泵的壓力,20kPa;H孔-抽放鉆孔孔口負(fù)壓,Pa;H正-瓦斯泵出口正壓,5000Pa;H總-抽放管路總阻力損失,1085Pa;K-備用系數(shù),取1.2,則:
H孔=H泵/1.2-H正-H總=20000/1.2-5000-1085=10582Pa
4.3 抽放泵的工況預(yù)計(jì)
抽放泵運(yùn)行負(fù)壓0.015-0.02MPa之間,混合流量為100-200m3/min,抽放濃度3%以下。