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发布日期:2018-04-07  来源:安全管理网  浏览次数:1043
       1 初采期间瓦斯涌出特点

采煤工作面瓦斯涌出除受瓦斯含量、地质构造、邻近层瓦斯赋存状况等自然因素影响外,还受开采强度、回采工艺等因素影响。在工作面推进的过程中,瓦斯涌出量常会有起伏波动。但在回采初期,特别是老顶第1次来压前,工作面瓦斯涌出量相对较小、且比较均匀。其原因:

(1)采空区长度较小,工作面丢煤总量较小。

(2)老顶尚未跨落,裂隙带范围小,还没有形成邻近层瓦斯向采空区流动的通道。

回采初期工作面瓦斯来源比较简单,主要是开采层本身,这是瓦斯治理工作上有利的一面;在另一方面,采空区较短,顶板破坏程度较小,在垂直方向上受采动影响的范围也不大,因此一些常用的采空区抽放方法如采空区埋管、顶板走向钻孔、传统的顶板高抽巷等都不起作用或效果不好。

潘一矿在高瓦斯采煤工作面采用了钻透高抽巷、低位高抽巷等瓦斯抽放新技术,解决了工作面初采期间的瓦斯的问题,目前已成为采煤工作面初采期间治理瓦斯的主要手段。

2 工作面初采期间钻透高抽巷瓦斯抽放技术

即在煤层顶板布置高抽巷,严格控制巷道层位并调整其倾角,并在开切眼向高抽巷打大直径钻孔,人为地将二者进行沟通,利用高抽巷在初次来压前就可抽放采空区瓦斯。

以2622(3)工作面为例。煤层为13-1,工作面走向长为960m,倾斜长180m,标高为-540~-570m,煤层倾角4°~9°,层厚4.38~5.0m,瓦斯含量为6~12 m3/t,工作面绝对瓦斯涌出量为20~30 m3/min,综采放顶煤,采高3m ,放煤高2m。

(1)高抽巷层位的选择。在回风巷沿工作面倾斜方向先施工平巷25.3m,然后改为与回风巷平行方向按5°爬坡施工,距13-1煤层20m,垂距时保持水平施工。为了使高抽巷在工作面初采期间即能发挥作用,至距设计长度剩余60m时开始变向,降低层位,垂距降为10m,即前段60m布置在冒落带。高抽巷断面规格为2.4m×2m,与回风巷水平距离为19~20m。

(2)顶板穿层钻孔的施工。在2622(3)工作面回采前,同工作面开切眼距回风巷5m开始每隔2m向高抽巷施工1组顶板穿层钻孔,钻孔也要求钻透高抽巷,孔径为108mm,孔数为20个,钻孔布置如图1所示。

图1 高抽巷穿层钻孔布置图

(3)抽放效果分析。在2622(3)高抽巷安设两路Φ273mm的焊接管,管路接至高抽巷以里100m,抽放口周围5m架设木垛保护。管路接好后,在高抽巷外口砌筑两道封闭墙,两道墙之间用水泥灌实。抽放管与地面抽放系统进行联接,利用高抽巷通过钻孔来抽放工作面初采期间的瓦斯。

2622(3)工作面开始回采第3日即开始抽放,在40m处(老顶未冒落之前)抽放浓度为15%~20%,抽放流量为6~9 m3/min,抽放率为40%,工作面回风流的瓦斯浓度为0.5%~0.6%;当工作面推进超过高抽巷40m(即老顶冒落后),高抽巷抽放量明显增加,抽放浓度为30%~50%,抽放流量为12~16 m3/min,抽放率在50%以上,工作面回风流的瓦斯浓度为0.5%~0.7%,有效地解决了工作面初采及正常回采期间的瓦斯问题。高抽苍的抽放量随推进距离的变化曲线如图2所示。

图2 高抽巷抽放量随工作面推进距离变化曲线图

(4)注意事项。一是高抽巷的层位要处于采空区裂隙带内;二是高抽巷的水平投影距回风巷的平等距离要控制在15~20m范围内,距离过近会出现巷道漏气;距离过远,抽放巷道端头不处在瓦斯富集区,抽放效果不好。

3 工作面回采初期低位高抽巷瓦斯抽放技术

低位高抽巷是为专门解决采煤工作回采初期的瓦斯问题施工的一条短巷道。与高抽巷相比较,其长度短,层位低,服务时间也较短。

以2351(1)工作面为例。工作面走向长997m,倾斜宽185m,煤层倾角8°~10°,煤层厚1.64~2m,煤层自然瓦斯含量为6~7 m3/t,工作面瓦斯绝对涌出量为15~16 m3/min ,采用高档普采采煤方法,采高1.9m。

3.1 低位高抽巷的层位控制

在2351(1)工作面回风下帮17°上山施工13m,距煤层顶板法距5m时改与回风巷平行方向施工50m至开切眼位置。与回风巷的垂直距离为5m,即布置在冒落带内,水平距离为内错10m。采用锚杆支护,断面规格为2m×2m。布置如图3所示。

图3 低位高抽巷布置示意

3.2顶板穿层钻孔的施工

当低位高抽巷施工到位后,由工作面开切眼向高抽巷施工顶板穿层钻孔,钻孔要求钻透低位高抽巷。钻孔孔径为108mm,孔数为20个。然后在低位高抽巷外口砌筑封闭墙,将两路ф219mm瓦斯管从封闭墙内引出,与抽放系统进行联接,利用低位高抽巷通过穿层钻孔来抽放工作面初采期间的瓦斯。其穿透钻孔大致同前。

3.3抽放效果分析

开始回采第2d时开始抽放,推进40 m3/min 时(老顶未冒落前),抽放流量为3~4m3/min左右,最大可达5 m3/min 以上,抽放率达到40%,成功解决了工作面初采期间的瓦斯问题。其抽放量随推进距离的变化曲线如图4所示。

图4 低位高抽巷抽放量随工作面推进距离变化曲线图

4 工作面尾抽巷瓦斯抽放技术

初采期间采用尾巷也可达到很好的抽放效果。以2351(1)工作面为例。该工作面煤怪倾角9°,煤厚1.9m煤层自然瓦斯含量为6~7 m3/t,工作面瓦斯绝对涌出量为16~18 m3/min ,采用综合机械化采煤方法,采高1.9m。

沿工作面开切眼方向跟煤层顶板向上施工7m,然后改与上风巷平行方向向煤层顶板施工50m平巷,再改向与上风巷贯通,断面为2.4m×2m。尾抽巷的长度为50m,与回风巷外错6m、当工作面回采前,在尾抽巷外口砌筑2道封闭墙,然后将两路Φ219 mm瓦斯管从封闭墙内引出,与地面抽放系统进行联接,尾抽巷的布置如图5所示。

图5 工作面宽慰尾抽巷布置图

工作面开始回采第2d尾抽巷即开始抽放。在工作面回采初期的50m(老顶未冒落前),抽放流量一直保持在4~6 m3/min ,抽放率达50%以上,保证了工作面的安全生产。

5 经济效益分析

(1)解决了高瓦斯采煤工作面初采期间的瓦斯超限问题。工作面在初采期间即可进行瓦斯抽放,改变了高浓度瓦斯向上隅角流动的流场分布状况,使上隅角处的瓦斯浓度和回风瓦斯浓度大幅下降,解决了初采期间上隅角及回流瓦斯浓度超限问题,因瓦斯超限断电造成机械设备重负荷开停现象大大减少,降低了机械事故发生的频率。

(2)实现了工作面的高产高效。高档普采工作面在初采期间的月产量由原来的2~3万t提高到3~4万t,综采工作面在初采期间的月产量由原来的4~5万t提高到了6~8万t,保证了工作面的高产高效。

(3)高抽巷、尾抽巷等专用巷道的断面不,施工进度快,管理简单安全,技术经济合理,抽放效果也比上隅角埋管、顶板走向钻孔等方法理想,因此成为潘一矿目前解决高瓦斯采煤工作面初采和正常回采期间瓦斯问题的主要方法。

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