石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理

孫 磊

(大同煤礦集團(tuán) 馬道頭煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 大同 037100)

大同煤礦集團(tuán)塔山礦為高瓦斯礦井，采用綜合機(jī)械化放頂煤采煤法開(kāi)采C3～5號(hào)層特厚煤層，工作面為三巷布置，通風(fēng)方式為“U+I”型，即在工作面回風(fēng)巷內(nèi)錯(cuò)一定距離沿煤層頂板掘進(jìn)一條高抽巷，該方式基本可滿(mǎn)足工作面正?；夭蓵r(shí)的通風(fēng)需求，但當(dāng)工作面進(jìn)入地質(zhì)異常區(qū)域時(shí)或在生產(chǎn)過(guò)程中煤機(jī)割尾、放煤等環(huán)節(jié)瞬間偶爾會(huì)出現(xiàn)瓦斯涌出量突然增大的現(xiàn)象，導(dǎo)致高抽巷抽排瓦斯?jié)舛瓤焖偕仙凸ぷ髅骘L(fēng)排瓦斯?jié)舛瘸?，?yán)重制約了礦井的安全生產(chǎn)。為了完善塔山礦綜放工作面現(xiàn)有的瓦斯治理技術(shù)體系，結(jié)合8214工作面開(kāi)采期間瓦斯涌出情況，提出一套適用于石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理的技術(shù)[1-2]。

1 工程概況

塔山礦8214綜放工作面可采走向長(zhǎng)為2 080 m，傾向長(zhǎng)為200 m，平均煤厚為16.2 m，通風(fēng)方式為一進(jìn)兩回“U+I”型通風(fēng)。在生產(chǎn)過(guò)程中先后經(jīng)歷了過(guò)斷層群、過(guò)火成巖侵入?yún)^(qū)等地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)，在此期間工作面瓦斯涌出量增大，最大絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到66.12 m3/min，具體為：高抽巷最大瓦斯?jié)舛冗_(dá)到6.65%，平均瓦斯?jié)舛葹?.61%，最大抽排瓦斯量達(dá)到44.15 m3/min；回風(fēng)巷風(fēng)排瓦斯?jié)舛茸畲筮_(dá)到0.85%，平均瓦斯?jié)舛葹?.49%，最大風(fēng)排瓦斯量達(dá)到21.97 m3/min，高抽巷抽排瓦斯量與回風(fēng)巷風(fēng)排瓦斯量之比為2.01，嚴(yán)重制約安全生產(chǎn)，通過(guò)采取相應(yīng)措施有效治理了工作面的瓦斯問(wèn)題。

2 瓦斯治理技術(shù)

2.1 增大高抽巷抽排風(fēng)量

按照當(dāng)前8214工作面通風(fēng)系統(tǒng)計(jì)算絕對(duì)瓦斯涌出量可知(Q表示絕對(duì)瓦斯涌出量)：

Q總=Q抽排+Q風(fēng)排

在不改變工作面進(jìn)風(fēng)量3 700 m3/min的前提下，把回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下，高抽巷抽排瓦斯?jié)舛劝凑?.5%計(jì)算可知：

66.12×100=4.5Q抽排+(3 700-Q抽排)×0.5

Q抽排=1 190 m3/min

而高抽巷原抽排風(fēng)量為750 m3/min，故需新增抽排風(fēng)量440 m3/min，方可將回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下。

塔山礦通過(guò)在盤(pán)區(qū)回風(fēng)巷增鋪一趟D500 mm管路，在盤(pán)區(qū)瓦抽硐室臨時(shí)增開(kāi)2臺(tái)2BEC62型瓦斯抽放泵，使高抽巷實(shí)際抽排量達(dá)到1 200 m3/min，成功將回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.4%～0.5%之間。后期地面瓦抽車(chē)間投入運(yùn)行后，頂板高抽巷抽排風(fēng)量達(dá)到1 350 m3/min，將工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.3%左右，有效地保障了工作面安全生產(chǎn)。

2.2 改進(jìn)生產(chǎn)工藝

通過(guò)對(duì)近年來(lái)礦井綜放生產(chǎn)實(shí)際分析可知，造成工作面瓦斯超限的情況有：高強(qiáng)度生產(chǎn)瞬間落煤量大、放煤擾動(dòng)采空區(qū)造成氣體溢出。因此對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)。

1) 機(jī)組由頭向尾割，第一次割尾，提前對(duì)尾部支架進(jìn)行放煤，并要求放煤徹底，尾滾筒割到尾部20架后，嚴(yán)禁在尾部20架范圍內(nèi)放煤，機(jī)組割尾過(guò)程中尾部不得移架，待機(jī)組割尾結(jié)束并退后20架讓開(kāi)尾部機(jī)道口后，逐架移架、推前溜。

2) 移架、推前溜到位后，機(jī)組第二次割尾，機(jī)組割完尾退后20架，停止機(jī)組，進(jìn)行移架，支架移到位后，按正常工序進(jìn)行放煤。

3) 綜采工作面生產(chǎn)時(shí)要嚴(yán)格按照正規(guī)循環(huán)進(jìn)行作業(yè)，嚴(yán)禁頻繁連續(xù)割尾。

4) 工作面瓦斯員要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋舭l(fā)現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸^(guò)0.5%且有繼續(xù)上升趨勢(shì)時(shí)，立即通知機(jī)組司機(jī)停止割煤，待瓦斯?jié)舛冉档?.5%以下后，再繼續(xù)作業(yè)。

2.3 加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

生產(chǎn)技術(shù)部要提前對(duì)工作面周期來(lái)壓進(jìn)行預(yù)報(bào)，并及時(shí)通知相關(guān)部門(mén)。地測(cè)科根據(jù)實(shí)際情況，及時(shí)做好地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)通知。通風(fēng)區(qū)則根據(jù)地測(cè)科與生產(chǎn)技術(shù)部預(yù)報(bào)，及時(shí)對(duì)綜采工作面過(guò)特殊地質(zhì)構(gòu)造及周期來(lái)壓期間的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)，并在生產(chǎn)作業(yè)會(huì)上進(jìn)行通報(bào)。各相關(guān)部門(mén)，根據(jù)上述預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)情況，采取針對(duì)性措施治理瓦斯，確保工作面順利通過(guò)來(lái)壓及地質(zhì)構(gòu)造段。

2.4 其他保障性措施

1) 加強(qiáng)工作面端頭封堵，構(gòu)筑步距為10m，減小風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)的深度，降低風(fēng)流帶出采空區(qū)內(nèi)的瓦斯量。

2) 強(qiáng)化瓦斯便攜儀和光干瓦檢儀等瓦斯檢查儀器調(diào)校工作，及時(shí)準(zhǔn)確掌握井下各作業(yè)地點(diǎn)瓦斯?jié)舛茸兓闆r。

3) 工作面要按規(guī)定標(biāo)校、吊掛瓦斯傳感器，報(bào)警、斷電必須按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，嚴(yán)禁故意調(diào)大報(bào)警、斷電濃度。

4) 加強(qiáng)井下瓦斯抽放泵的檢查和管理工作，保證抽放工作的連續(xù)性。每班設(shè)專(zhuān)人對(duì)大流量瓦斯抽放泵排放口風(fēng)量、氣體指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，制定表格和曲線，找出規(guī)律并采取針對(duì)性措施。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文以塔山礦8214工作面生產(chǎn)期間的瓦斯治理為背景，提出了一套適用于石炭系特厚煤層綜放工作面瓦斯治理的技術(shù)。通過(guò)采取增大高抽巷抽排風(fēng)量、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等一系列針對(duì)性措施后，8214綜放工作面上隅角和回風(fēng)流瓦斯?jié)舛然究刂圃?.3%以?xún)?nèi)，高抽巷瓦斯?jié)舛缺３衷?.0%以?xún)?nèi)，瓦斯治理成效顯著，為其他同類(lèi)型工作面提供了借鑒。