綜采工作面上隅角瓦斯治理方法

1、第28卷第1期煤文章編號(hào):0253-2336(2000)01-0019-03炭科學(xué)技術(shù)2000年1月綜采工作面上隅角瓦斯治理方法涂興子(平頂山煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司一礦,河南平頂山467011)摘要:通過(guò)對(duì)開(kāi)采鄰近煤層或厚煤層分層高瓦斯綜采工作面瓦斯涌出量的分析,指出上隅角瓦斯涌出量大而治理難度也大,并對(duì)調(diào)節(jié)風(fēng)量法、疏導(dǎo)堵截法和三種抽放引排法進(jìn)行了實(shí)例介紹。關(guān)鍵詞:綜采工作面;上隅角瓦斯;瓦斯治理文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B開(kāi)采鄰近煤層或厚煤層分層高瓦斯綜采工作面,伴隨著工作面的回采推進(jìn),壓垮落擠壓空間,涌出,下;W上、下隅角等,下同)瓦斯涌出量可達(dá)工作面涌出總量的70%。因此,治理上隅角瓦斯是該類工作面

2、瓦斯治理工作的關(guān)鍵。,1213m2。180m,走向長(zhǎng)度10002m;煤層傾角210°采煤機(jī)MG-200W,輸送機(jī)SGZ-764/400,液壓支架QY200-14/31型。113瓦斯預(yù)抽工作面泥巖頂板透氣性較差,煤層瓦斯含量31845158m3/t,瓦斯相對(duì)涌出量為312412m3/t,掘進(jìn)時(shí)有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。1工作面概況111煤層賦存狀況對(duì)二水平高瓦斯工作面,均進(jìn)行6個(gè)月的本煤層局部瓦斯抽放。抽放系統(tǒng)安裝SK-12型水環(huán)真空泵,在工作面上、下平巷間隔5m布置 56mm鉆孔,孔深6080m。由于煤層松軟,可抽性差。經(jīng)測(cè)試,鉆孔抽放瓦斯?jié)舛?0%40%,瓦斯抽放量大約1108m3/min。

3、井田范圍內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定,構(gòu)造簡(jiǎn)單。主采煤層為戊8、戊9、戊10和丁6煤層。其中戊8、戊9、戊10三層煤厚分別為214m、113m、216m;夾矸厚012115m;普氏系數(shù)f=0152,直接頂為05m厚的泥巖和泥質(zhì)砂巖,老頂為2025m厚的石英砂巖,底板為厚度015m的戊11煤層(與戊10煤層間距015110m)和厚度為5m的砂質(zhì)泥巖。丁6煤層厚213m,普氏系數(shù)f=12,直接頂為217715m厚的砂質(zhì)泥巖,其上部分別賦存丁4煤層(厚018217m)和丁5煤層(厚1117m),層間距分別為平均418m和9m。丁、戊煤組層間距80m,丁、戊煤組煤層頂板均為2類級(jí),周期來(lái)壓明顯。112采煤方法及裝備

4、綜采工作面均采用分區(qū)式走向長(zhǎng)壁后退采煤法,戊組煤層合層區(qū)采用傾斜分層開(kāi)采,其余為一次采全高;工作面采用U型通風(fēng),單進(jìn)單回;上、下平巷分別采用U型鋼拱形支護(hù)、工字鋼梯形支2上隅角瓦斯治理方法211調(diào)節(jié)風(fēng)量法工作面開(kāi)采后,隨著日產(chǎn)量的提高,瓦斯絕對(duì)涌出量逐漸增加(表1,圖1)。因此,應(yīng)該增加工作面供風(fēng)量,以保證工作面回風(fēng)流和上隅角瓦斯不超限。表1戊-21171工作面瓦斯涌出量與產(chǎn)量關(guān)系序號(hào)1234平均日產(chǎn)量/t2143399643695100瓦斯絕對(duì)涌出量/m3min-1915111912151418瓦斯相對(duì)涌出量/m3t-1613851284112411819第28卷第1期煤炭科學(xué)技術(shù)2000年

5、1月212疏導(dǎo)堵截法(1)在工作面下出口處做出超前缺口,使進(jìn)風(fēng)平巷與工作面煤壁由拐直角變?yōu)殁g角,避免風(fēng)流進(jìn)入工作面時(shí)直射采空區(qū),減少采空區(qū)瓦斯涌出量。(2)使用好下機(jī)頭擋風(fēng)簾。機(jī)頭處支架間是采空區(qū)進(jìn)風(fēng)的又一主要通道。為進(jìn)一步減少漏入采空區(qū)的風(fēng)量,必須堅(jiān)持在機(jī)頭區(qū)段使用擋風(fēng)簾。(3)使用好上機(jī)尾導(dǎo)風(fēng)簾。位于工作面上出口圖1戊-21171工作面瓦斯涌出量與產(chǎn)量關(guān)系曲線的導(dǎo)風(fēng)簾改變了出口處的風(fēng)流方向,使工作面風(fēng)量一分為二,讓較多的風(fēng)量經(jīng)過(guò)上隅角,稀釋上隅角涌出的高濃度瓦斯。(4)及時(shí)放頂,減少瓦斯積聚空間。當(dāng)工作面上隅角采空區(qū)頂板冒落不及時(shí)時(shí),要制定專門措施,并配合上,。221311使用抽出式風(fēng)機(jī)直

6、接引排上隅角積聚瓦斯對(duì)回風(fēng)巷內(nèi)布置有泵站列車等電器設(shè)備的工作面,則可在距上隅角1015m處布置小型抽出式風(fēng)機(jī),直接抽排上隅角積聚瓦斯至電器設(shè)備以外。如圖3所示,戊-21160工作面瓦斯涌出量515m3/t,采用此方法在上隅角外安設(shè)HF-5型通風(fēng)機(jī),通過(guò)通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)風(fēng)窗控制風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔淮笥?15%、出風(fēng)口瓦斯?jié)舛炔淮笥?%。超過(guò)規(guī)定值時(shí),則由出口處增設(shè)的瓦斯監(jiān)測(cè)儀斷電(斷電范圍為工作面及回風(fēng)巷設(shè)備)。該工作面采用可伸縮風(fēng)筒和移動(dòng)通風(fēng)機(jī)以適應(yīng)工作面推進(jìn)度,實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)量30004000t,瓦斯不超限的高產(chǎn)目標(biāo)。但是,隨著配風(fēng)量提高,負(fù)壓的增加,采空區(qū)的風(fēng)流速度加大,使瓦斯流線延深、變密,強(qiáng)化了風(fēng)流和

7、采空區(qū)內(nèi)瓦斯的交換,風(fēng)流攜帶出的瓦斯量也相應(yīng)增加。經(jīng)戊-21171工作面實(shí)測(cè),當(dāng)工作面配風(fēng)量由956m3/min提高到1786m3/min時(shí)5418%(表2,)。和瓦斯不超限,經(jīng)調(diào)節(jié)確定該工作面供風(fēng)量為13001500m3/min。表2戊-21171工作面風(fēng)量與瓦斯涌出量關(guān)系瓦斯涌出量工作面瓦斯涌出/m3min-1風(fēng)量總量3-1/mmin/m3min-1工作兩上隅面巷角95612031541178671239150121501416041004120416051001121141181162103319061048100占總涌出量之比/%工作面5513441237123412兩上隅巷角1616

8、2811141741111414481311105418圖3戊-21160工作面抽出式風(fēng)機(jī)安裝示意1進(jìn)風(fēng)平巷;2工作面;3回風(fēng)平巷;4瓦斯便攜儀;圖2戊-21171工作面風(fēng)量與瓦斯涌出量關(guān)系曲線5骨架風(fēng)筒;6抽出式風(fēng)機(jī);7軟質(zhì)風(fēng)筒;8瓦斯傳感器20第28卷第1期煤21312利用尾巷抽放上隅角瓦斯炭科學(xué)技術(shù)2000年1月角瓦斯積聚。分析顯示采空區(qū)瓦斯主要來(lái)自工作面上部的丁5和丁4煤層垮落煤,隨著頂板垮落擠壓后涌出。為此,采用向頂板裂隙帶超前鉆進(jìn)巖石鉆孔,抽放高冒區(qū)裂隙帶瓦斯方法進(jìn)行治理。經(jīng)測(cè)定,丁6煤層開(kāi)采后裂隙帶的最小和最大高度分別為22、33m。如圖5、圖6所示,在工作面前方每30m布置一個(gè)

9、鉆場(chǎng),每個(gè)鉆場(chǎng)使用應(yīng)用“一進(jìn)兩回”的偏W型通風(fēng)系統(tǒng)處理高瓦斯工作面瓦斯問(wèn)題的原理,對(duì)于局部高瓦斯帶(走向)的綜采工作面,則可采用部分尾巷形式來(lái)處理上隅角瓦斯積聚問(wèn)題(圖4),以減少工作面資金投入和縮短掘進(jìn)準(zhǔn)備工期。圖41;3600mm柔性風(fēng)筒;5輔助回風(fēng)巷;聯(lián)絡(luò)巷;7帶小門的密閉窗;8直徑800mm金屬風(fēng)筒;9監(jiān)測(cè)探頭圖5頂板裂隙帶超前鉆孔抽放瓦斯戊-21191工作面里段500m煤層瓦斯含量達(dá)6m3/t以上,且有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象,而外段1700m煤層瓦斯含量4m3/t以下。因此,平行回風(fēng)巷(間距8m)掘進(jìn)一條長(zhǎng)600m的尾巷,間隔45m以聯(lián)絡(luò)巷與回風(fēng)巷聯(lián)通。在工作面推進(jìn)到聯(lián)絡(luò)巷前,對(duì)聯(lián)絡(luò)巷密閉并關(guān)

10、上調(diào)節(jié)窗,工作面推進(jìn)至聯(lián)絡(luò)巷處時(shí),打開(kāi)調(diào)節(jié)窗,使漏入采空區(qū)的風(fēng)流不再返回上隅角,而由聯(lián)絡(luò)巷到達(dá)尾巷內(nèi)排出。尾巷內(nèi)無(wú)電器設(shè)備,分兩次進(jìn)行密閉并布置FSD-2×1815型對(duì)旋壓抽式局部通風(fēng)機(jī)作為抽放泵抽排尾巷內(nèi)的瓦斯,經(jīng)由大直徑高強(qiáng)度柔性風(fēng)筒排放至總回風(fēng)巷。同時(shí),在開(kāi)切眼處用JBT-52型局部通風(fēng)機(jī)通過(guò)小直徑風(fēng)筒對(duì)對(duì)旋風(fēng)機(jī)安裝地點(diǎn)供新鮮風(fēng),保證對(duì)旋風(fēng)機(jī)附近環(huán)境瓦斯?jié)舛刃∮?15%。為安全起見(jiàn),在對(duì)旋風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口、風(fēng)筒中和風(fēng)筒出風(fēng)口分別設(shè)置瓦斯監(jiān)測(cè)探頭,隨時(shí)監(jiān)測(cè)3處瓦斯?jié)舛炔怀瑯?biāo)。經(jīng)實(shí)測(cè),工作面日產(chǎn)4500t時(shí),輔助回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?%2%,抽放瓦斯量46m3/min(占總量的40%50%),里探、外探顯示瓦斯?jié)舛?15%018%。21313采空區(qū)頂板裂隙帶抽放瓦斯丁-22140工作面煤層瓦斯含量一般,但上隅圖6抽放鉆孔布置SGZ-A型鉆探機(jī)布置3個(gè)鉆孔,呈扇形散開(kāi),孔徑75mm,孔深60m,終孔位置距回風(fēng)巷32m。鉆孔用 50mm的雙抗塑料管與工作面抽放主管路接通,一次聯(lián)網(wǎng)2個(gè)鉆場(chǎng)6個(gè)鉆孔,隨工作面推進(jìn)甩網(wǎng)和并網(wǎng)。經(jīng)實(shí)測(cè),單孔瓦斯流量2