非常規(guī)回采工作面瓦斯治理方案優(yōu)化

王 磊

(山西焦煤集團(tuán) 大平煤業(yè)有限公司，山西 長(zhǎng)治 046200)

瓦斯是煤礦安全生產(chǎn)面臨的五大自然災(zāi)害之一，“瓦斯不治，礦無寧日”，更是充分說明了瓦斯災(zāi)害對(duì)于一座礦井的危害之大。隨著礦井采掘深度的不斷延伸，煤層瓦斯含量、瓦斯壓力不斷增大，治理瓦斯的難度也逐漸增加，而合理的通風(fēng)系統(tǒng)、有效的瓦斯抽采方法是防治礦井瓦斯災(zāi)害的最主要手段[1]。鑒于此，為了有效防治大平煤業(yè)北部一個(gè)非常規(guī)回采工作面的瓦斯災(zāi)害，提出對(duì)該工作面進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整和瓦斯抽采設(shè)計(jì)，實(shí)際應(yīng)用效果較好。

1 工作面基本概況

山西大平煤業(yè)有限公司2012年被鑒定為高瓦斯礦井，2020年瓦斯涌出量測(cè)定報(bào)告顯示，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為33.09 m3/min。井下布置有1個(gè)非常規(guī)3112回采工作面，巷道最低底板標(biāo)高為+390 m(原探巷三開口處)，切眼附近底板標(biāo)高為+690 m，標(biāo)高差距達(dá)到300 m。原探巷三巷道煤層瓦斯含量為13.5 m3/t，切眼附近煤層瓦斯含量為3.4 m3/t。工作面采用綜采放頂煤采煤工藝，單“U”型通風(fēng)。以上種種因素疊加到一起，給工作面上隅角瓦斯治理工作帶來了極大的困難。

3112工作面原通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖1，風(fēng)流經(jīng)原探巷三進(jìn)入工作面，經(jīng)原探巷二回到采區(qū)回風(fēng)大巷。

圖1 3112工作面原設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)

正常情況下，此種通風(fēng)方式屬于上向通風(fēng)，有利于風(fēng)流吹散巷道中的瓦斯，是可行的通風(fēng)方式，但是該工作面屬于非常規(guī)工作面，高差300 m，原探巷三巷道瓦斯含量達(dá)到13.5 m3/t，而工作面切眼及原探巷二巷道的瓦斯含量?jī)H為3.4 m3/t。原探巷三巷道掘進(jìn)期間風(fēng)排瓦斯涌出量最高達(dá)到8 m3/min，為了治理掘進(jìn)期間工作面瓦斯，安設(shè)兩趟D1 m的風(fēng)筒，兩臺(tái)功率55 kW風(fēng)機(jī)同時(shí)供風(fēng)，工作面配風(fēng)量達(dá)到1 600 m3/min，另外還敷設(shè)1趟D325 mm的瓦斯抽采管路，在巷道迎頭及兩側(cè)煤壁施工瓦斯抽采鉆孔抽采瓦斯，但是原探巷二巷道掘進(jìn)期間風(fēng)排瓦斯涌出量在1～2 m3/min之間，只敷設(shè)1趟直徑0.6 m風(fēng)筒，1臺(tái)功率30 kW風(fēng)機(jī)供風(fēng)，工作面配風(fēng)量為520 m3/min。

工作面貫通形成后，配風(fēng)量1 700 m3/min，風(fēng)流經(jīng)過原探巷三到達(dá)工作面時(shí)瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)達(dá)到0.4%，風(fēng)流到達(dá)回風(fēng)側(cè)測(cè)風(fēng)站時(shí)瓦斯?jié)舛纫呀?jīng)達(dá)到0.5%，此時(shí)工作面還沒有進(jìn)行回采作業(yè)。工作面一旦開始回采，破碎的煤體以及采空區(qū)少量遺煤涌出的瓦斯必將導(dǎo)致風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)一步升高，工作面上隅角、回風(fēng)巷發(fā)生瓦斯積聚的風(fēng)險(xiǎn)很大，這給工作面正?；夭陕裣铝酥卮蟀踩[患[2]。

2 通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整方案

根據(jù)中煤科工集團(tuán)沈陽研究院有限公司編制的《大平煤業(yè)3號(hào)煤層瓦斯地質(zhì)圖編制說明書》，結(jié)合礦井實(shí)際瓦斯地質(zhì)賦存規(guī)律，煤層埋深每增大100 m，煤層瓦斯含量增大約3 m3/t。由于該工作面進(jìn)風(fēng)巷道埋深大，瓦斯含量較大，導(dǎo)致大量煤壁瓦斯涌出進(jìn)入風(fēng)流中，使工作面進(jìn)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛瓤焖僭黾?。為了有效解決3112非常規(guī)工作面回采期間上隅角瓦斯容易積聚的問題，結(jié)合井下現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，提出對(duì)該工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整[3]，調(diào)整后的通風(fēng)系統(tǒng)見圖2。

圖2 3112工作面調(diào)整后通風(fēng)系統(tǒng)

將3112工作面通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流反向，這樣新鮮風(fēng)流首先經(jīng)過原探巷二巷道進(jìn)入到工作面切眼。由于原探巷二巷道煤層原始瓦斯含量低，巷道煤壁瓦斯涌出量小，進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛仍黾虞^少，到達(dá)工作面切眼風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛容^低。這樣一來，由于進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛缺旧砗艿?，風(fēng)流經(jīng)過工作面以及少部分進(jìn)入采空區(qū)從上隅角流出時(shí)，瓦斯?jié)舛染拖鄬?duì)較低，工作面上隅角瓦斯發(fā)生積聚的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)小很多。

3 瓦斯抽采方案

為了有效降低工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?，防治回風(fēng)巷瓦斯積聚，確保工作面安全生產(chǎn)，在原探巷三巷道內(nèi)設(shè)計(jì)施工瓦斯抽采鉆孔抽采煤體瓦斯，降低煤體瓦斯含量，減少煤壁瓦斯向巷道內(nèi)涌出，進(jìn)而降低工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋_保工作面回采安全。具體抽采鉆孔施工設(shè)計(jì)為：巷道左側(cè)鉆孔深度50 m，孔間距2 m，孔徑113 mm；巷道右側(cè)鉆孔深度100 m，孔間距2 m，孔徑113 mm，見圖3。

圖3 3112工作面抽采鉆孔施工平面

4 實(shí)踐效果

對(duì)3112非常規(guī)工作面進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整之后，配風(fēng)量1 700 m3/min不變，風(fēng)流到達(dá)工作面切眼時(shí)的瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.4%降到0.05%，通過采取抽采瓦斯措施處理后回風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.5%降到0.2%。目前該工作面已經(jīng)安全回采200 m，回采期間工作面上隅角瓦斯?jié)舛茸罡邽?.4%，回風(fēng)瓦斯?jié)舛茸罡邽?.25%，大大降低了工作面上隅角、回風(fēng)巷道內(nèi)瓦斯積聚的風(fēng)險(xiǎn)，為工作面安全回采奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語

礦井單“U”型通風(fēng)系統(tǒng)回采工作面上隅角、回風(fēng)巷瓦斯治理一直是個(gè)難題，針對(duì)該礦非常規(guī)工作面瓦斯地質(zhì)實(shí)際賦存情況，通過對(duì)工作面通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，采取瓦斯抽采措施，徹底解決了上隅角、回風(fēng)巷瓦斯積聚的問題，為同類型瓦斯地質(zhì)條件下的回采工作面瓦斯治理提供了參考。