復(fù)雜地質(zhì)條件工作面上隅角瓦斯綜合防治技術(shù)研究

馬軍紅

摘 要： 煤炭作為我國基礎(chǔ)能源及主要工業(yè)原材料供應(yīng)著人民生活生產(chǎn)。隨著我國煤炭資源的開采年限日益增加，煤炭資源賦存條件簡單的煤層已經(jīng)逐步得到開采?，F(xiàn)階段我國開采的主要對象轉(zhuǎn)移到賦存較為復(fù)雜的煤層。賦存條件較為復(fù)雜的煤層在開采時大量的瓦斯聚集引發(fā)爆炸等事故成為了困擾礦山開采的重要難題。本文對復(fù)雜地質(zhì)條件工作面上隅角瓦斯綜合防治技術(shù)進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞： 復(fù)雜地質(zhì);隅角瓦斯;綜合防治

【中圖分類號】TU755.6 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.012

引言：隨著煤礦采深的日益增加，采煤工作面上隅角瓦斯異常積聚嚴(yán)重威脅工作面的安全生產(chǎn)，造成很大的安全隱患，成為瓦斯治理的難點(diǎn)。以主焦煤2308工作面上隅角為對象，通過研究采煤工作面上隅角瓦斯積聚的影響因素，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)理論，發(fā)現(xiàn)其各關(guān)聯(lián)變量之間的關(guān)系，并進(jìn)行辯證分析及論證，找出治理上隅角瓦斯積聚問題的主要影響因素，并作為治理上隅角瓦斯積聚問題的有效途徑。

1 某煤礦采煤工作面情況介紹

某煤礦2308工作面是礦區(qū)的主采煤工作面，位于礦區(qū)西翼上部。整個工作面走向長約706米，斜面長約101米，標(biāo)高為-252～-306米，煤層厚度變化很大，在4.2米至10.4米之間，工作面開采的煤層平均傾角為12°， 對該礦2308工作面煤巷掘進(jìn)過程中的瓦斯涌出量監(jiān)測表明，工作面原始瓦斯含量為15.4～19.6m3/t。在采煤生產(chǎn)過程中，工作面瓦斯涌出量采用底抽巷和順層鉆區(qū)技術(shù)進(jìn)行預(yù)抽。 結(jié)果表明，采煤工作面殘余瓦斯為2.93～5.97m3/t，殘余瓦斯壓力為0.12～0.16Mpa

2 瓦斯積聚影響因素主次性分析

上隅角瓦斯積聚影響因素，瓦斯抽采措施對上隅角瓦斯積聚影響因素的關(guān)聯(lián)度最高，這充分說明了采用瓦斯抽采措施對治理上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象的有效性以及重要性。實(shí)踐及相關(guān)資料表明，增大工作面供風(fēng)量，會一定程度地稀釋風(fēng)流中的瓦斯，從而達(dá)到降低上隅角瓦斯?jié)舛鹊男Ч?。但兩者之間并沒有明顯的數(shù)學(xué)邏輯關(guān)系，增大工作面供風(fēng)量，又會對整個礦井的通風(fēng)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，并增大了采空區(qū)遺煤自燃的可能性。由于通過提高抽采混量的方式治理上隅角瓦斯積聚問題，又會對采空區(qū)漏風(fēng)量產(chǎn)生負(fù)相關(guān)性的干擾，在整個灰色模糊的系統(tǒng)中，又要進(jìn)行重新分析和論證，其結(jié)果相對具有不可預(yù)測性。因此，在以實(shí)際2308工作面數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的灰色關(guān)聯(lián)度分析結(jié)果中，瓦斯抽采措施以提高瓦斯抽采純量的方式，會對實(shí)際上隅角瓦斯?jié)舛鹊目刂破鸬捷^好的效果，且不會對整個系統(tǒng)造成較大的擾動。

3 埋管深度對瓦斯治理研究

為了對瓦斯的濃度分布規(guī)律進(jìn)行進(jìn)一步研究，本文采用U型通風(fēng)對采煤工作面的瓦斯流動情況進(jìn)行分析，給出設(shè)定瓦斯涌出量為10～12m3/min，風(fēng)量設(shè)定為1500m3/min，并對采空區(qū)進(jìn)行簡化處理，進(jìn)風(fēng)回風(fēng)巷斷面尺寸均設(shè)置為6m×4m，工作面設(shè)定為290m×5m×4m，對模型進(jìn)行建立及網(wǎng)格劃分，根據(jù)礦山的實(shí)際地質(zhì)資料對模型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，劃分完成后對模型進(jìn)行計(jì)算。上隅角進(jìn)行埋管對瓦斯的治理效果較為明顯，可以有效的降低工作面上隅角瓦斯超限的問題。而當(dāng)埋管深度為5m時上隅角的瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.6%～0.9%，回風(fēng)巷的瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.5%～0.75%。當(dāng)埋管深度為25m時上隅角的瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.7%～0.95%，回風(fēng)巷的瓦斯體積分?jǐn)?shù)為0.5%～0.70%。當(dāng)埋管的深度為15m時，此時對工作面的瓦斯抽采效果最為理想，上隅角的瓦斯體積分?jǐn)?shù)最低為0.5%～0.8%，回風(fēng)巷的體積分?jǐn)?shù)為0.4%～0.60%有效的降低了工作面上隅角的瓦斯?jié)舛瘸迒栴}，所以埋管深度為15m時的抽采效果最佳。

4 復(fù)雜地質(zhì)條件的工作面上隅角瓦斯綜合防治技術(shù)

4.1 底抽巷抽采技術(shù)

地泵提取技術(shù)的應(yīng)用主要針對采礦層的底氣田。由于上述碳纖維表面厚度較大，在開采過程中依賴分層利用率，進(jìn)入挖空區(qū)域后，必須有大量氣體從下面的殘馀物中分離出來。這會影響工作面角的開采，從而超過施工過程中的瓦斯量，導(dǎo)致上述煤層開采過程中瓦斯量增加。在這種情況下，為了避免地下煤層氣廢物的建設(shè)對煤層開采活動的影響，采用回氣輸送系統(tǒng)，在工作面底部的街道開通拆除后，在天然氣層下方、上方區(qū)域以及工作面上的角度向下鉆取天然氣。應(yīng)注意的是，在為上述煤和天然氣管道設(shè)置拐角天然氣管道時，在完成工作面孔的設(shè)置后，使用腳徑提取技術(shù)127mm直徑、10m長度、108mm長度和27m直徑，并使用94mm鉆桿將該工作平面的背面排出，并使用4英寸軟管。

4.2 高位鉆孔抽采技術(shù)

工作面退采時，切眼空間上方的頂板板與周邊穩(wěn)定圍巖產(chǎn)生相對運(yùn)動，影響水平方向和垂直方向礦壓力產(chǎn)生的“o”環(huán)重合。工作面上的角度很容易失穩(wěn)，因?yàn)轫斆娴南[不足，導(dǎo)致瓦斯溢出和氣體膨脹引起大量氣體上移。使用空心鉆孔和合理傾角角度。將空心鉆孔定位在工作面上“三帶”中，孔終位置距煤頂面18米至24米，水平投影距離工作面0-28米。從切眼以外50米處開始布置，每40米布置一個鉆井場、設(shè)計(jì)5-9孔、94mm孔直徑、扇形布置。每組高位鉆孔管路均連接到回風(fēng)巷道的主抽放管路上。

結(jié)束語：在煤礦開采的過程中，如果煤礦所處區(qū)域地質(zhì)條件比較復(fù)雜，工作面上隅角煤層比較厚，采用單一的瓦斯抽采形式進(jìn)行抽采時，由于抽采能力比較弱，并不能對工作面上隅角及采空區(qū)的瓦斯含量進(jìn)行有效的抽采。因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際情況以及現(xiàn)場條件，將多種技術(shù)結(jié)合起來運(yùn)用，抽采效果比較顯著。

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