綜放工作面瓦斯綜合抽采治理技術(shù)探究

摘 要：隨著煤礦開采深度的增加，煤層瓦斯的含量也開始增加。為了保證開采工作的順利進(jìn)行，企業(yè)應(yīng)針對(duì)性采用瓦斯綜合抽采技術(shù)，有效降低工作面瓦斯的濃度，提升經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。本文便在此基礎(chǔ)上分析了實(shí)際的工程開采情況，針對(duì)性提出了瓦斯抽采方法，以期為此后綜放工作面瓦斯抽采工作提供更多的借鑒依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綜放工作面;瓦斯;綜合抽采;治理技術(shù)

在煤礦安全生產(chǎn)過程中，瓦斯爆炸屬于自然災(zāi)害，嚴(yán)重威脅了井下工作人員的人身安全。分析發(fā)現(xiàn)，長時(shí)間的抽放可以有效降低礦井瓦斯的涌出量，避免出現(xiàn)瓦斯突出與爆炸問題。且抽采的瓦斯還可以作為清潔能源，保證了高效利用。對(duì)此，煤礦企業(yè)應(yīng)在兩方面做好瓦斯涌出的治理工作，一是明確采礦工作面瓦斯的具體來源，針對(duì)性設(shè)置合理的治理技術(shù)，且還應(yīng)做好瓦斯災(zāi)害的預(yù)防工作，實(shí)行煤層瓦斯預(yù)抽以及鄰近層瓦斯抽采等措施，充分保證回采的安全性與穩(wěn)定性。除此之外，開采深度的增加也會(huì)導(dǎo)致瓦斯含量的上升，尤其是采掘工作面的瓦斯問題更為嚴(yán)重，甚至還會(huì)導(dǎo)致人員傷亡事故。對(duì)此，煤礦企業(yè)應(yīng)綜合采用采空區(qū)埋管抽采與超前預(yù)抽等方法，以獲得預(yù)期的治理效果。

1 工程概況

某煤礦井田屬于南北走向，寬度為14.0km，東西走向?qū)挾葹?.7km，煤層傾角為5°，目前煤礦正在開采最上部煤層。礦井煤礦的年產(chǎn)量為500萬t，開采煤層大巷向上為瓦斯風(fēng)化帶，瓦斯含量小于2.0m3/t，向下為瓦斯帶，煤層較深，瓦斯含量最大值達(dá)到7.5m3/t，屬于可抽采煤層。根據(jù)測定瓦斯涌出量的結(jié)果可知，礦井相對(duì)瓦斯涌出量為8.2m3/t，為高瓦斯礦井。

2 煤礦瓦斯治理措施

2.1 回采工作面瓦斯抽采

此煤礦開采煤層的平均厚度為6.83m，煤層傾角為5°，地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較簡單。工作面走向長度在3000m以上，且工作面斜長度為240m，全部采用垮落法管理頂板，采用綜采放頂煤開采方法。為了避免瓦斯涌出，此煤礦綜合采用順層鉆孔與千米鉆孔等瓦斯抽采方法，在工作面開切眼，并利用千米鉆井機(jī)在進(jìn)風(fēng)巷的千米鉆孔進(jìn)行施工，保證每個(gè)鉆場存在3-5個(gè)千米鉆孔，長度保持在800-1000m，孔徑為94mm。工作面預(yù)抽時(shí)采用ZDY-6000L型鉆機(jī)在上下平巷中，傾向順層上下進(jìn)行交叉鉆孔，深度為220m，孔徑為94mm，保證5m的孔間距離。為了保證長鉆孔的抽采效果，施工人員還應(yīng)在長鉆孔底部200m范圍內(nèi)采用順層交叉鉆孔方法，保證不少于3年的預(yù)抽時(shí)間，并合理布置施工預(yù)抽鉆孔。

2.2 掘進(jìn)工作面瓦斯抽采

在煤礦瓦斯綜合防治過程中，高瓦斯礦井掘進(jìn)工作面瓦斯治理工作具備十分重要的作用，當(dāng)?shù)V井開采深度增加時(shí)，工作面瓦斯涌出量會(huì)達(dá)到13.2m3/min，此時(shí)工作面原有的配風(fēng)量無法充分稀釋瓦斯。對(duì)此，當(dāng)開采深度增加時(shí)，為了減輕工作面的通豐富負(fù)擔(dān)，應(yīng)提前采用瓦斯預(yù)抽措施。分析當(dāng)前某煤礦的實(shí)際情況，在掘進(jìn)工作面應(yīng)采用母巷羽翼超前抽采措施，將上下平巷作為預(yù)抽母巷，沿著工作面向下施工，并采用順層定向鉆孔技術(shù)，保證覆蓋全部掘進(jìn)工作面，降低瓦斯含量。具體施工步驟如下：施工人員在掘進(jìn)工作面上方母巷的聯(lián)絡(luò)巷合理布置定向鉆場，設(shè)置主孔7個(gè)，保證150-200m的鉆場間距。之后在兩個(gè)水平面上，主孔在分出5個(gè)支孔，保持5m的支孔末端平面距離，保證鉆孔垂向距離為3m，并在巷道輪廓線內(nèi)設(shè)置預(yù)抽鉆孔。

2.3 采空區(qū)瓦斯抽采

隨著工作面的持續(xù)開采，采空區(qū)遺留瓦斯與鄰近層瓦斯會(huì)涌入工作面中，當(dāng)積聚量較大時(shí)還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行抽采。回采期間，采空區(qū)根據(jù)封閉狀態(tài)可以分為回采過程中采空區(qū)瓦斯抽采與采后密閉采空區(qū)瓦斯抽采等兩中類型。

一是回采過程中的采空區(qū)瓦斯抽采，針對(duì)正在進(jìn)行回采的采空區(qū)，會(huì)隨著開采工作的進(jìn)行逐步推進(jìn)工作面。此種采空區(qū)處于半封閉狀態(tài)，通風(fēng)效果較差，積聚的瓦斯會(huì)隨著回風(fēng)流進(jìn)入回采工作面中。當(dāng)瓦斯?jié)舛容^大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致工作面回風(fēng)流瓦斯或工作面上隅角瓦斯處于超限狀態(tài)，嚴(yán)重影響了正常的開采過程。針對(duì)此種情況，此煤礦采用聯(lián)絡(luò)巷埋管抽采方式，在1號(hào)與2號(hào)回風(fēng)巷間設(shè)置聯(lián)絡(luò)巷，每隔50m設(shè)置1條，并預(yù)埋抽采管路。且埋設(shè)工作應(yīng)在頂板冒落之前進(jìn)行，通過聯(lián)絡(luò)巷將瓦斯抽采至采空區(qū)中。此煤礦處于厚煤層開采，抽采期間應(yīng)抬起一定高度，以充分抽取瓦斯，并設(shè)置合理的防砸與防堵措施。

二是回采結(jié)束后采空區(qū)的瓦斯抽采，也稱為密閉采空區(qū)的瓦斯抽采，雖然密閉區(qū)域沒有連通礦井的通風(fēng)系統(tǒng)，但封閉區(qū)域內(nèi)的瓦斯依然可以通過巷道或隔離煤柱的裂隙滲出，增大了礦井的通風(fēng)壓力。根據(jù)采空區(qū)的形成因素，可以被分為報(bào)廢礦井、開采已久的采空區(qū)以及采完不久的采空區(qū)，其中采完不久的采空區(qū)存在較多瓦斯，會(huì)影響后續(xù)開采工作的順利進(jìn)行。在此煤礦工作面開采期間，相鄰采空區(qū)涌出大量瓦斯，以致工作面回風(fēng)巷瓦斯出現(xiàn)嚴(yán)重超限問題。為了保證預(yù)期的抽采效果，開采人員連接抽采系統(tǒng)與回風(fēng)巷永久密閉墻上的抽采管，以充分抽采工作面的瓦斯，保證了預(yù)期效果。

3 輔助安全措施

首先應(yīng)做好工作面來壓時(shí)期的瓦斯預(yù)報(bào)工作，根據(jù)頂板來壓周期確定合理的超前預(yù)控技術(shù)，在進(jìn)入預(yù)測范圍時(shí)，應(yīng)在生產(chǎn)變化管理過程中納入頂板周期來壓前瓦斯化管理模式，逐日實(shí)行瓦斯治理措施。同時(shí)，施工人員還應(yīng)有效測定直接頂、基本頂以及頂煤垮落時(shí)最大瓦斯的涌出量，以此為依據(jù)確定回采期間的瓦斯涌出量，設(shè)置合理的配風(fēng)量，且做好回采煤量的控制工作，以實(shí)際配風(fēng)量限定每班的產(chǎn)煤量，保證采用最低的割煤速度。除此之外，不能同時(shí)進(jìn)行放煤與割煤技術(shù)，減少丟煤問題，以有效降低上隅角瓦斯的涌出量。

其次在回采工作面前應(yīng)退錨，初采工作面時(shí)應(yīng)預(yù)裂兩巷頂板與工作面切眼，保障頂板隨采隨落。再次應(yīng)強(qiáng)化回采期間瓦斯的監(jiān)測工作，分析每天工作面的瓦斯監(jiān)測曲線，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止生產(chǎn)，并采用合理治理措施，直至瓦斯?jié)舛缺３謽?biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)才可以恢復(fù)生產(chǎn)。除此之外，期間還應(yīng)做好瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)的確定工作，逐日統(tǒng)計(jì)分析瓦斯涌出量，每三天檢查一次瓦斯治理措施的實(shí)行情況。最后，回采期間應(yīng)保證支架的支護(hù)密度，減小頂板周期來壓期間快速下沉量，強(qiáng)化工作面與兩巷的支護(hù)效果，避免出現(xiàn)漏頂與大面積片幫問題。

4 瓦斯抽采效果分析

首先是回采工作面瓦斯抽采效果，此煤礦在開采期間，對(duì)工作面綜合采用千米鉆孔與順層鉆孔瓦斯抽采方法，檢測發(fā)現(xiàn)，各工作面瓦斯抽采濃度與預(yù)抽率均大于10%，可以有效控制瓦斯含量，滿足基本要求。其次是掘進(jìn)工作面的瓦斯抽采效果，此煤礦在工作面1、2號(hào)回風(fēng)巷掘進(jìn)前，利用定向鉆機(jī)采用順層預(yù)抽鉆孔方法，每隔150-200m設(shè)置1個(gè)鉆場，進(jìn)行抽采工作。經(jīng)過測定，掘進(jìn)區(qū)域殘余瓦斯含量降低至4.5m3/t以下，且掘進(jìn)期間回風(fēng)流最高瓦斯?jié)舛缺３衷?.3%以下，在提升掘進(jìn)速度的基礎(chǔ)上，獲得了預(yù)期的抽采效果。最后是采空區(qū)瓦斯抽采效果，在采用聯(lián)絡(luò)巷埋管抽采技術(shù)后，工作面上隅角瓦斯?jié)舛扔芍暗?.6%降低至0.3%，杜絕了瓦斯超限現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，通過檢測煤礦現(xiàn)場可知，工作面后部第2個(gè)聯(lián)絡(luò)巷布置埋管抽采口，以抽取高濃度瓦斯，解決上隅角的瓦斯超限問題，保證了高效開采。除此之外，采空區(qū)回風(fēng)巷永久密閉墻利用抽采管抽采瓦斯，有效解決了瓦斯超限問題，保證了安全回采。

5 結(jié)束語

某煤礦工作面在治理瓦斯時(shí)綜合采用了順層鉆孔與千米鉆孔相結(jié)合的預(yù)抽方式，充分降低了瓦斯?jié)舛?，提升了抽采率，抽采效果顯著。通過抽采不斷降低了采掘工作面的瓦斯?jié)舛龋步档土斯ぷ髅嫔嫌缃堑耐咚節(jié)舛?，保證了工作面的安全回采，提升了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益水平。

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作者簡介：

李艷麗（1975- ），女，籍貫：河北省武安市，助理工程師，畢業(yè)于重慶大學(xué)，采礦工程專業(yè)。