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: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)有限責(zé)任公司一礦,河南平頂山467011)摘要:通過對開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,并對調(diào)節(jié)風(fēng)量法、疏導(dǎo)堵截法和三種抽放引排法進行了實例介紹。關(guān)鍵詞:綜采工作面;上隅角瓦斯;瓦斯治理文獻標(biāo)識碼:B開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,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,走向長度10002m;煤層傾角210°采煤機MG-200W,輸送機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,瓦斯相對涌出量為312412m3/t,掘進時有瓦斯動力現(xiàn)象。1工作面概況111煤層賦存狀況對二水平高瓦斯工作面,均進行6個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,周期來壓明顯。112采煤方法及裝備

4、綜采工作面均采用分區(qū)式走向長壁后退采煤法,戊組煤層合層區(qū)采用傾斜分層開采,其余為一次采全高;工作面采用U型通風(fēng),單進單回;上、下平巷分別采用U型鋼拱形支護、工字鋼梯形支2上隅角瓦斯治理方法211調(diào)節(jié)風(fēng)量法工作面開采后,隨著日產(chǎn)量的提高,瓦斯絕對涌出量逐漸增加(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1234平均日產(chǎn)量/t2143399643695100瓦斯絕對涌出量/m3min-1915111912151418瓦斯相對涌出量/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)流進入工作面時直射采空區(qū),減少采空區(qū)瓦斯涌出量。(2)使用好下機頭擋風(fēng)簾。機頭處支架間是采空區(qū)進風(fēng)的又一主要通道。為進一步減少漏入采空區(qū)的風(fēng)量,必須堅持在機頭區(qū)段使用擋風(fēng)簾。(3)使用好上機尾導(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)過上隅角,稀釋上隅角涌出的高濃度瓦斯。(4)及時放頂,減少瓦斯積聚空間。當(dāng)工作面上隅角采空區(qū)頂板冒落不及時時,要制定專門措施,并配合上,。221311使用抽出式風(fēng)機直

6、接引排上隅角積聚瓦斯對回風(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,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,通過通風(fēng)機調(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?%。超過規(guī)定值時,則由出口處增設(shè)的瓦斯監(jiān)測儀斷電(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)筒和移動通風(fēng)機以適應(yīng)工作面推進度,實現(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工作面實測,當(dāng)工作面配風(fēng)量由956m3/min提高到1786m3/min時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)機安裝示意1進風(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;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巖石鉆孔,抽放高冒區(qū)裂隙帶瓦斯方法進行治理。經(jīng)測定,丁6煤層開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

9、鉆場,每個鉆場使用應(yīng)用“一進兩回”的偏W型通風(fēng)系統(tǒng)處理高瓦斯工作面瓦斯問題的原理,對于局部高瓦斯帶(走向)的綜采工作面,則可采用部分尾巷形式來處理上隅角瓦斯積聚問題(圖4),以減少工作面資金投入和縮短掘進準(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6m3/t以上,且有瓦斯動力現(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)掘進一條長600m的尾巷,間隔45m以聯(lián)絡(luò)巷與回風(fēng)巷聯(lián)通。在工作面推進到聯(lián)絡(luò)巷前,對聯(lián)絡(luò)巷密閉并關(guān)

10、上調(diào)節(jié)窗,工作面推進至聯(lián)絡(luò)巷處時,打開調(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)巷到達尾巷內(nèi)排出。尾巷內(nèi)無電器設(shè)備,分兩次進行密閉并布置FSD-2×1815型對旋壓抽式局部通風(fēng)機作為抽放泵抽排尾巷內(nèi)的瓦斯,經(jīng)由大直徑高強度柔性風(fēng)筒排放至總回風(fēng)巷。同時,在開切眼處用JBT-52型局部通風(fēng)機通過小直徑風(fēng)筒對對旋風(fēng)機安裝地點供新鮮風(fēng),保證對旋風(fēng)機附近環(huán)境瓦斯?jié)舛刃∮?15%。為安全起見,在對旋風(fēng)機的吸風(fēng)口、風(fēng)筒中和風(fēng)筒出風(fēng)口分別設(shè)置瓦斯監(jiān)測探頭,隨時監(jiān)測3處瓦斯?jié)舛炔怀瑯?biāo)。經(jīng)實測,工作面日產(chǎn)4500t時,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型鉆探機布置3個鉆孔,呈扇形散開,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個鉆場6個鉆孔,隨工作面推進甩網(wǎng)和并網(wǎng)。經(jīng)實測,單孔瓦斯流量2