淺談綜采工作面瓦斯治理方法及方向

1、淺談綜采工作面瓦斯治理方法及方向（攥寫(xiě)人： ）隨著煤礦采煤工藝的改進(jìn)，綜合機(jī)械化采煤工藝已在各大煤礦普及，產(chǎn)煤量也在不斷加大，隨之而來(lái)的是瓦斯涌出量也相應(yīng)的加大，如何治理瓦斯，保證安全生產(chǎn)是擺在我們面前的一道課題，在此，謹(jǐn)就我礦在瓦斯治理所采用過(guò)的各種方法進(jìn)行利弊分析并進(jìn)行比較，從而找出瓦斯治理的方向。一、 風(fēng)障遮擋法：這是最原始的處理采煤工作面后隅角瓦斯方法，具體操作方法為：將風(fēng)障一端懸掛在工作面上幫靠近煤壁一側(cè)，另一端懸掛在工作面后隅角附近，理論是將工作面風(fēng)流導(dǎo)向工作面后隅角，用風(fēng)流稀釋該處瓦斯。這種方法優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)便易操作，缺點(diǎn)是它只適用煤炭產(chǎn)量小，瓦斯涌出量非常小的炮采工作面，當(dāng)工作面風(fēng)量

2、足夠大時(shí)，會(huì)增加采空區(qū)漏風(fēng)深度，給工作面消防火管理埋下了禍根。二、頂板瓦斯道抽放法我礦以前在S3采區(qū)很多工作面都使用過(guò)這種方法，例如S33424 S33425工作面上部的瓦斯道，該方法是將瓦斯道設(shè)置在煤層頂板的裂隙帶中，距采場(chǎng)回風(fēng)側(cè)的位置在1/3L1/2L（L為采場(chǎng)工作面長(zhǎng)）范圍內(nèi)。如圖1所示。瓦斯道應(yīng)盡量利用上部煤層，作煤或半煤巖巷道，以減少掘進(jìn)工程量和施工成本。其優(yōu)點(diǎn)是在有足夠配套能力抽放設(shè)備的情況下，它能發(fā)揮最大的抽放能力，其缺點(diǎn)是必須布置在工作面頂板裂隙帶內(nèi)，如果在此區(qū)域沒(méi)有煤層，那么它就要在巖層內(nèi)掘進(jìn)，這樣會(huì)增加掘進(jìn)工程量和施工成本；如果工作面是俯采，瓦斯道在密閉抽放口附近會(huì)形成積水

3、，當(dāng)積水被抽到抽放管路內(nèi)時(shí)，會(huì)影響抽放效果，嚴(yán)重的會(huì)形成水堵；當(dāng)瓦斯道內(nèi)發(fā)生局部冒落后，無(wú)法進(jìn)行探察也無(wú)法進(jìn)行維修，會(huì)直接影響抽放效果。圖1 頂板瓦斯道抽放法示意圖三 、工作面尾巷抽放法我礦在S3712、S3713綜采工作面開(kāi)采期間采用過(guò)尾巷抽放瓦斯法，效果一直不錯(cuò)。該方法是利用采場(chǎng)后部的巷道向采場(chǎng)采空區(qū)方向掘一條短距離巷道，之后在巷道中向正在生產(chǎn)的工作面采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)打鉆抽放，也可直接由巷道中向采空區(qū)上方裂隙帶內(nèi)布鉆的方法。如圖2所示。這種方法優(yōu)點(diǎn)是鉆孔布置容易，不用考慮接續(xù)，抽放效果比較好，缺點(diǎn)是只適用于有一定巷道條件的采煤工作面，在俯采時(shí)對(duì)于解決采場(chǎng)及上隅角瓦斯涌出量大的問(wèn)題才具有十

4、分明顯的作用。四、采空區(qū)埋管抽放方法我礦在N2采區(qū)很多綜采工作面采用了埋管抽放方式，也取得了一定的效果，該方法是在采場(chǎng)開(kāi)采前或開(kāi)采過(guò)程中，在工作面回風(fēng)側(cè)尾部預(yù)埋抽放“花管”， 采場(chǎng)工作面向前推進(jìn)一定距離后，使埋管處于采空區(qū)相對(duì)的最高點(diǎn)，對(duì)埋管實(shí)施抽放。以N2710綜采工作面為例，工作面向推進(jìn)方向前400米范圍內(nèi)為俯采，走向傾角9°19°，傾向傾角7°12°。根據(jù)采場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)采空區(qū)進(jìn)行埋管抽放，抽放純量達(dá)到58 m3/min。（如圖3）這種方法優(yōu)點(diǎn)是操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，只要事先在工作面相對(duì)高點(diǎn)預(yù)埋上花管并接到抽放管路上即可，當(dāng)工作面處于俯采階段抽放效果還

5、是很好的，缺點(diǎn)是仰采工作面不能采用這種抽放方式，連接花管和抽放管路之間的管路處于采空區(qū)內(nèi)，容易被冒落的巖石砸癟、砸彎或砸斷，一旦發(fā)生上述事件，因?yàn)檫@段管路處于采空區(qū)內(nèi)，無(wú)法進(jìn)行修復(fù)，起不到抽放作用，設(shè)置的花管等于報(bào)廢了。五、鄰近采空區(qū)抽放法在我礦部分工作面采用過(guò)這種抽放方法，具體操作方法是在開(kāi)采的工作面鄰近采空區(qū)密閉內(nèi)插管或向密閉內(nèi)打鉆并接上管路進(jìn)行抽放，在該采空區(qū)內(nèi)形成負(fù)壓，致使開(kāi)采工作面采空區(qū)和后隅角的瓦斯通過(guò)上方頂板周期性活動(dòng)而形成的裂隙和壓酥的煤柱在鄰近采空區(qū)抽放負(fù)壓和礦井通風(fēng)負(fù)壓的聯(lián)合作用下，導(dǎo)入其正在抽放的相鄰近的采空區(qū)內(nèi)，從而降低采場(chǎng)采空區(qū)和上隅角瓦斯涌出量，例如我礦N2411小

6、面就使用這種抽放方法。如圖4所示。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是因地制宜，能充分利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件，便于操作；即使在密閉外打鉆，鉆孔也很短，易于施工。缺點(diǎn)是如果兩采場(chǎng)保護(hù)煤柱過(guò)厚，透氣性又不好時(shí)，不能采用這種辦法；采空區(qū)內(nèi)氣體流動(dòng)路線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，容易造成采空區(qū)自然發(fā)火，所以不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間抽放，只能作為臨時(shí)處理瓦斯積聚手段。圖4 鄰近采空區(qū)抽放法示意圖六、鉆孔導(dǎo)入法抽放根據(jù)我礦生產(chǎn)實(shí)際，在一塊煤內(nèi)布置多塊段集中生產(chǎn)，隨著時(shí)間的推移，相近采空區(qū)的保護(hù)煤柱逐漸壓垮并變疏，造成采空區(qū)相互連通，受礦井負(fù)壓作用，臨近采空區(qū)的瓦斯隨工作面的推進(jìn)同時(shí)，也隨之涌入正在開(kāi)采的工作面采空區(qū)并進(jìn)入回風(fēng)巷道內(nèi)，且占比例很大，可達(dá)到采場(chǎng)瓦斯涌

7、出量的20%，以往我們使用對(duì)臨近采空區(qū)密閉進(jìn)行抽放的方法雖然有效，但不可長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行，因采空區(qū)內(nèi)氣體流動(dòng)路線(xiàn)過(guò)長(zhǎng)，容易造成采空區(qū)自然發(fā)火，而在采場(chǎng)回風(fēng)順槽向臨近采空區(qū)方向施工側(cè)面或迎面鉆孔有效的解決了這個(gè)問(wèn)題。它施工時(shí)間短，空氣流動(dòng)路線(xiàn)短，既解決了瓦斯問(wèn)題，也兼顧了預(yù)防自然發(fā)火。七、地面鉆孔抽放我礦N2采區(qū)布置的采場(chǎng)塊段有個(gè)共同點(diǎn)，如我礦的N2409采場(chǎng)、N2410采場(chǎng)、N2710采場(chǎng)、N2412采場(chǎng)，它們都同處于同一煤層，且同時(shí)在距離回風(fēng)口約1000米處，經(jīng)歷同一個(gè)向斜軸段，此段為仰采與俯采的接續(xù)地段，瓦斯較難管理，在此處布置鉆孔常常因頂板破碎造成鉆孔塌孔抽不出來(lái)瓦斯，再因此處是最低點(diǎn)，埋管不

8、起作用，鑒于上述因素，當(dāng)N2410采場(chǎng)推進(jìn)到此處時(shí)，我礦經(jīng)研究決定在此處施工1#地面瓦斯抽放鉆孔，成孔后，抽放濃度98%，抽放純量達(dá)28 m3/min，持續(xù)了時(shí)間5日，使N2410采場(chǎng)成功的度過(guò)了治理瓦斯最困難時(shí)期，這項(xiàng)技術(shù)，不但解決了瓦斯問(wèn)題，又增加了采場(chǎng)的抽放純量，減輕了礦井通風(fēng)負(fù)擔(dān)的同時(shí)也確保著安全生產(chǎn)，并在全局得到了推廣（如圖4）；再以N2412采場(chǎng)為例，2009年3月14日，地面鉆孔與N2412采場(chǎng)頂板貫通，貫通位置在距切眼60米，距回順70米，3月19日開(kāi)始用地面2#60泵帶3#和5#系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行抽放，開(kāi)始進(jìn)行抽放時(shí)濃度并不高，只有18%，到月末，上漲到35%，過(guò)1個(gè)月，上漲到51

9、%，過(guò)40天，上漲到65%，之后逐漸下降，二月后，一直穩(wěn)定在40%，如下表1：(表1：5#系統(tǒng))在地面施工瓦斯抽放鉆孔，雖然有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，但也有它的局限性，它最適合俯采工作面，當(dāng)工作面處于仰采時(shí)，它的作用就大打折扣，當(dāng)工作面推進(jìn)一定距離時(shí)，它起的作用也就很小了。八、引排風(fēng)機(jī)抽排采場(chǎng)上隅角瓦斯的抽放方法我礦在2006年首次在N2715采場(chǎng)安裝型號(hào)為FDBCNO6.3/2*18.5型引排瓦斯風(fēng)機(jī)，出口設(shè)在N2七層回風(fēng)道中，引排風(fēng)機(jī)吸入口設(shè)在工作面后三角點(diǎn)處，引排風(fēng)機(jī)會(huì)使在風(fēng)筒入風(fēng)工作面的主風(fēng)流因?yàn)閴翰畹淖饔脧亩龃罅鹘?jīng)隅角的風(fēng)量，以滿(mǎn)足風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的要求。這樣，采場(chǎng)上隅角的高濃度瓦斯經(jīng)流過(guò)此處的工

10、作面風(fēng)流的稀釋后進(jìn)入風(fēng)筒內(nèi)部，經(jīng)引排風(fēng)機(jī)排入回風(fēng)巷。以引排瓦斯風(fēng)機(jī)最大吸入瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)2.5%計(jì)算，吸入瓦斯純量可達(dá)5m3/min，在治理采場(chǎng)上隅角的高濃度瓦斯方面起到了相當(dāng)大的作用。這種處理方式對(duì)于治理采場(chǎng)瓦斯具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）采場(chǎng)上隅角的高濃度瓦斯可盡快地進(jìn)入風(fēng)筒內(nèi)部，經(jīng)引排風(fēng)機(jī)排入回風(fēng)巷。（2）可增大上隅角的風(fēng)量，及時(shí)沖淡此處的高濃度瓦斯。（3）由于風(fēng)筒體積小，占用空間小，可大大地減少工作面施工造成的影響。引排瓦斯風(fēng)機(jī)有效的解決了采面上隅角和回風(fēng)巷的瓦斯問(wèn)題，從理論到實(shí)踐，引排瓦斯風(fēng)機(jī)的應(yīng)用應(yīng)該是行之有效解決采場(chǎng)瓦斯的另一抽放新途徑。但這種方法也有其致命的缺點(diǎn)，原因是引排瓦斯風(fēng)機(jī)吸入的瓦斯?jié)舛炔豢赡芙^對(duì)控制在2.5%以?xún)?nèi)，一旦沒(méi)控制住，吸入了高濃度瓦斯，遇到引排瓦斯風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)葉片和外殼因某種原因發(fā)生摩擦而產(chǎn)生的火花，就會(huì)發(fā)生瓦斯事故，這種事故在外局已經(jīng)發(fā)生了，鑒于此，我礦根據(jù)集團(tuán)公司要求已經(jīng)在2009年6月取締了引排瓦斯風(fēng)機(jī)的使用。九、采用回順斜交鉆孔隨采隨抽采空區(qū)頂板裂隙帶瓦斯的抽放方法根據(jù)我礦多年鉆孔施工及抽放流量實(shí)際數(shù)據(jù)證明，在煤層傾向傾角不大于5°；走向傾角不大于10°的采場(chǎng)，鉆孔抽放效果最佳，單孔抽放純量平均為0.8 m3/min。例如N2710