四老溝礦3-5#層8112 工作面瓦斯防治技術(shù)

王 昭

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)安全督查大隊(duì)，山西 大同 037003）

根據(jù)礦井煤炭開(kāi)采技術(shù)、瓦斯賦存情況選擇合理的瓦斯防治技術(shù)對(duì)確保煤礦生產(chǎn)安全具有重要意義[1-3]。隨著采深增加，煤層瓦斯含量、瓦斯壓力呈逐漸增加趨勢(shì)，進(jìn)一步增加瓦斯治理難度[4-7]。四老溝礦開(kāi)采的3-5#煤層厚度大，開(kāi)采時(shí)瓦斯涌出量高，為此礦井在風(fēng)排瓦斯基礎(chǔ)上，增加布置頂抽巷以及瓦斯傳感器，降低瓦斯涌出對(duì)采面回采影響，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得顯著成果。文中對(duì)3-5#層8112 工作面采取的瓦斯防治技術(shù)展開(kāi)探討，以期為其他礦井類(lèi)似工作面瓦斯防治工作開(kāi)展提供借鑒。

1 工程概況

四老溝礦3-5#層8112 工作面東為井田邊界，西為8102 采空區(qū)，北部未開(kāi)拓。8112 工作面上覆有侏羅系4#層8201、8202、8203、8204、8206、8209、8208、8210 采空區(qū)，11#層81002、81004、81006、81008、81010、81012 采空區(qū)。

8112 工作面走向長(zhǎng)度為500 m，傾向長(zhǎng)度為200 m，開(kāi)采的3-5#層厚為2.6～12.28 m，均厚7 m，傾角0°～6°。3-5#層瓦斯含量平均2.5 m3/t，瓦斯壓力0.23 MPa，透氣性系數(shù)介于0.515～0.125 9 m2/（MPa2·d）之間，瓦斯放散初速度在2 mmHg 以?xún)?nèi)。根據(jù)2020 年瓦斯等級(jí)鑒定，8112 工作面回采期間最大瓦斯絕對(duì)涌出量為4.9 m3/min。

3-5#層8112 工作面采用三巷布置，2112 巷（運(yùn)輸順槽）斷面面積19.25 m2，長(zhǎng)500 m，5103 巷（回風(fēng)順槽）斷面面積17.5 m2，長(zhǎng)560 m，采面供風(fēng)量平均930 m3/min。3-5#層8112 工作面頂抽巷全長(zhǎng)513 m，斷面為10.64 m2。頂抽巷與5103 巷內(nèi)錯(cuò)，水平距離為20 m，平均高差為8.1 m。具體位置關(guān)系如圖1。

圖1 8112 工作面位置示意圖

2 瓦斯治理技術(shù)方案

2.1 瓦斯抽放系統(tǒng)

8112 工作面回采期間設(shè)計(jì)選用3-5#層瓦斯抽放硐室3#、4#瓦斯抽放泵抽放瓦斯。瓦斯泵型號(hào)為2BEC-80 型，電機(jī)功率650 kW，額定電壓10 kV，額定抽氣量560 m3/min，壓力50 kPa。低負(fù)壓抽放管路管徑為DN600 鋼管。

抽排路線為：工作面→8112 頂抽巷→抽放泵站→3-5#層回風(fēng)大巷→回風(fēng)立井→地面。

2.2 正?；夭善陂g瓦斯治理

3-5#層8112 綜放工作面正常推進(jìn)度為2.1 m/d。在回采期間利用與回風(fēng)順槽平行并內(nèi)錯(cuò)20 m 的頂抽巷密閉抽放工作面采空區(qū)瓦斯，頂抽巷與工作面切巷施工至少20 個(gè)鉆孔導(dǎo)通。

在頂抽巷內(nèi)構(gòu)筑密閉墻，并穿過(guò)密封墻埋設(shè)3趟PE 管，其中2 趟管徑為Φ600 mm，1 趟管徑為Φ400 mm。埋設(shè)的PE 管進(jìn)口位置與密封墻間距在10 m 以上，從而有效抽采采空區(qū)及上隅角內(nèi)瓦斯。工作面開(kāi)始回采時(shí)就開(kāi)啟抽放泵進(jìn)行抽放。正常開(kāi)采期間，開(kāi)啟1 臺(tái)抽放泵進(jìn)行抽放，流量應(yīng)不小于300 m3/min；當(dāng)采面推進(jìn)速度較快或瓦斯涌出量較高時(shí)則同時(shí)開(kāi)啟2 臺(tái)抽放泵，抽采量應(yīng)控制在500 m3/min 以上。

2.3 工作面末采、停采期間瓦斯治理

（1）工作面末采階段，工作面繼續(xù)采用“U”型的通風(fēng)系統(tǒng)，利用一臺(tái)2BEC80 型泵進(jìn)行抽放。

（2）工作面停采初期，打開(kāi)備用管路蝶閥，短路一部分風(fēng)量降低抽放量，工作面繼續(xù)采用“U”型的通風(fēng)系統(tǒng)，利用一臺(tái)2BEC80 型泵進(jìn)行抽放。

（3）工作面撤退期間，經(jīng)檢查分析工作面采空區(qū)瓦斯含量低且無(wú)上隅角瓦斯超限隱患，工作面停止抽放并封閉8112 工作面頂抽巷，工作面依靠通風(fēng)稀釋排除瓦斯和治理上隅角瓦斯。

3 瓦斯監(jiān)控技術(shù)措施

3.1 甲烷傳感器的安裝

采面內(nèi)甲烷傳感器具體安裝位置及設(shè)定的保護(hù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 甲烷傳感器安裝位置及參數(shù)

3.2 一氧化碳傳感器的安裝

（1）回風(fēng)上隅角安設(shè)一臺(tái)，報(bào)警濃度50 ppm。

（2）2112 巷機(jī)頭滾筒下風(fēng)側(cè)10～15 m、5112巷距繞道口10～15 m 分別安裝一臺(tái)一氧化碳傳感器，報(bào)警濃度均為24 ppm。

3.3 溫度、煙霧、風(fēng)門(mén)及氧氣傳感器的安裝

（1）溫度傳感器安裝在采面距回風(fēng)繞道口10～15 m 位置，報(bào)警溫度為26 ℃。

（2）煙霧傳感器安裝在2112 巷機(jī)頭滾筒下風(fēng)側(cè)10～15 m 位置。

（3）在5112 巷2 道風(fēng)門(mén)處安裝風(fēng)門(mén)開(kāi)關(guān)傳感器監(jiān)控風(fēng)門(mén)正常開(kāi)關(guān)使用情況。

（4）在8112 工作面上隅角安裝一臺(tái)氧氣傳感器，報(bào)警濃度為≤18.5%。

4 瓦斯治理效果

四老溝礦3-5#層8112 綜放工作面正?；夭珊?，采取上述瓦斯治理措施，未出現(xiàn)瓦斯超限事故?；夭善陂g采面瓦斯絕對(duì)涌出量為4.9 m3/min，高抽巷抽采量為1.6 m3/min，占采面瓦斯涌出量的32.7%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛绕骄?.35%。具體采面瓦斯涌出量、瓦斯?jié)舛入S煤炭開(kāi)采變化情況如圖2、圖3。

圖2 瓦斯涌出量隨采面產(chǎn)量變化圖

圖3 采面瓦斯?jié)舛入S日產(chǎn)量變化圖

從圖2 看出，在8112 綜放工作面回采期間高抽巷抽采瓦斯量及風(fēng)排瓦斯量長(zhǎng)期平穩(wěn)，表明在回采過(guò)程中高抽巷可起到較好的瓦斯抽采效果。

從圖3 可以看出，采面回風(fēng)流、回風(fēng)上隅角以及后溜尾巷等位置瓦斯?jié)舛然颈３址€(wěn)定，未有瓦斯超限事故發(fā)生。研究結(jié)果表明，通過(guò)高抽巷低負(fù)壓抽采，可降低采面瓦斯涌出量，確保采面回采安全。

5 總結(jié)

（1）四老溝8112 工作面開(kāi)采的3-5#層雖然瓦斯原始含量較小，但是由于采面開(kāi)采強(qiáng)度大、煤層較厚，從而導(dǎo)致瓦斯涌出量較高，若僅采取風(fēng)排瓦斯措施存在瓦斯超限風(fēng)險(xiǎn)。

（2）為了確保采面生產(chǎn)安全，提出在風(fēng)排瓦斯基礎(chǔ)上增加布置高抽巷輔助抽采瓦斯，并通過(guò)在采面各瓦斯容易積聚點(diǎn)布置傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)采面開(kāi)采時(shí)瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提升安全生產(chǎn)保障能力。

（3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用后，采面各位置瓦斯?jié)舛染诎踩秶鷥?nèi)，且波動(dòng)幅度較小，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得較好效果。