万峰矿综采工作面瓦斯综合抽采技术研究_霍晓林(1).pdf

煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 1区域概况 万峰矿位于山西省霍西煤田汾孝矿区东部， 孝义 市南约 10km处， 行政区划属孝义市下栅乡。矿区地 势平坦， 交通条件便利。设计生产能力 120 万 t/a， 设 计服务年限 69.8 年， 矿区面积 16.1463km2， 资源总量 2.1032 亿 t， 设计可采储量 1.053 亿 t， 其中 1煤层全 井田可采， 9、 1011煤层全井田可采。 目 前 ， 万 峰 矿 批 准 开 采 1煤 层 ， 煤 层 厚 1.03～2.37m， 平均厚度 1.56m， 煤层平均倾角为 3， 结构简单为炼焦用煤， 1煤层上部平均 5m处为 1上 煤层， 1上煤层平均厚度为 0.8m。 万峰矿 1煤层瓦斯 含量为 8.11m3/t ～11.56m3/t，可解析瓦斯含量 6.24～ 9.36m3/t。瓦斯压力为 0.21～0.56MPa。 本矿井瓦斯抽采系统采用地面永久抽放， 2BEC 67 水环式真空泵 （配套电机功率 450kW ） 4 台 （两台 高负压两台低负压 ） ，单台流量 370m3/min； P2620 真 空泵 （配套电机功率 800kW ） 2 台 （低负压 ） ， 单台流量 630m3/min； 均实现了一运一备。 2抽采方法及参数设计 2.1回采工作面本煤层抽采 2.1.1 钻孔布置 回采工作面采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦 斯的抽采方法， 分别在上顺槽、 下顺槽每隔 5m 施工 一个钻孔， 覆盖整个工作面 （上顺槽第一个钻孔距切 眼东帮 5m， 下顺槽第一个钻孔距切眼东帮 2.5m ） ， 钻 孔孔径为 94mm， 长度为 85m， 钻孔角度为 3。回采 工作面上巷自开切眼里 2.5m （下巷为 5m ） 开始施工 本煤层瓦斯抽采钻孔， 至工作面停采线外 20m 结束。 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯钻孔布置示意图如 图 1 所示。 图 1回采工作面顺层钻孔布置示意图 2.1.2封孔工艺 本煤层抽采钻孔采用 “两堵一注” 封孔方式， 封孔 深度 15m， 封孔管为直径 63mm的阻燃、 抗静电软管[1]。 万峰矿综采工作面瓦斯综合抽采技术研究 霍晓林 山西冀中能源集团矿业有限责任公司 ，山西 太原 030006 ） 摘要 以万峰煤矿 1105 综采工作面为例， 针对矿井地质条件与瓦斯赋存状况， 对工作面瓦斯抽采 方法及参数进行设计， 回采工作面采用本煤层抽采、 邻近层抽采与采空区埋管抽采相结合的瓦斯综合 抽采技术控制瓦斯浓度， 取得了良好的效果， 在工作面回采期间， 瓦斯浓度控制在合理范围内， 采空区 积聚瓦斯得到了有效释放， 确保了工作面安全推进。 关键词 综采工作面 ； 瓦斯抽采 ； 埋管抽采 中图分类号 TD712.6文献标识码 A文章编号 1009- 0797 （2020 ） 03- 0069- 03 Study on Comprehensive Gas Drainage Technology in Fully Mechanized Mining Face of Wanfeng Coal Mine HUO Xiaolin （Shanxi JizhongEnergyGroup MiningIndustryCo.Ltd , Taiyuan 030006 ，China ） Abstract Taking 1105 fully mechanized mining face of Wanfeng Coal Mine as an example, in viewof the geological conditions and gas oc- currence conditions of the mine, the and parameters of gas extraction in the working face are designed. The gas concentration in the working face is controlled by gas comprehensive extraction technology which combines local seam extraction, adjacent seam extraction and buried pipe extraction in the goaf. Good results have been achieved. During the mining period of the working face, the gas concentration is controlled. Within a reasonable range, the accumulated gas in the goaf has been effectively released, which ensures the safe advance of the workingface. Key words Fullymechanized miningface ; Gas extraction ; Buried pipe extraction 69 ChaoXing 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 2.1.3抽采管路管理 在工作面的推进至钻孔距工作面切眼 30m 时， 抽采钻孔将进入卸压区进行卸压抽采， 随着抽采管路 不断变短， 需将靠近切眼的管路逐段卸开， 并使用法 兰片对端头进行密封[2]。 在工作面在回采时， 上下巷需 进行大约 30m的超前支护，为保证工作面的正常推 进， 需提前拆除管路， 并在抽采管末端特制一段 2～ 3m长的短管， 与靠近工作面的钻孔用软管相连， 钻孔 报废后向前移动短管， 保持短管始终在抽采管路的末 端， 处于瓦斯积聚区域， 保证工作面本煤层钻孔可以 抽取大量的卸压瓦斯， 使本煤层边采边抽取得较好的 抽采效果[3]。 2.2回采工作面邻近层抽采 工作面邻近层抽采采用高位钻孔进行抽采， 高位 钻场设在 1上煤层，通过打设顶板钻孔及 1上煤层 本煤层预抽钻孔， 把回采工作面采空区上部裂隙带中 的瓦斯抽出[4]及 1上煤层瓦斯进行预抽。 根据矿井近几年矿井抽采经验， 设计在回风顺槽 内每 70m布置一个高位钻场， 每个钻场内布置 15 个 钻孔的走向高位钻孔， 分 3 排布置， 单排钻孔终孔间 距为 10m， 每排布孔 5 个。3 排钻孔终孔点分别落在 煤层顶板向裂隙带的位置， 顶板钻孔钻场间钻孔压茬 30m[5]。为进一步减少回采期间采空区瓦斯涌出， 在高 位钻场内施工 1上煤层本煤层预抽钻孔， 钻孔布置 1 排 17 个本煤层钻孔， 钻孔终孔间距为 5m， 回风顺槽 所有高位钻场及钻孔必须在工作面回采前全部完成 施工。高位钻孔抽布置方式如图 2 所示。 图 2回采工作面邻近层钻孔布置示意图 2.3采空区埋管抽采 2.3.1老采空区 矿井 1 号煤层开采后，老采空区瓦斯涌出量较 大， 是矿井主要瓦斯来源之一[6]。 为了防止其向其它采 掘空间涌出瓦斯， 设计进行老采空区瓦斯抽采。在密 封采空区时，打密闭墙向采空区内插管， 1 号煤层老 采空区瓦斯抽采示意图如图 3 所示。 1 号煤层自燃倾向性等级为Ⅱ类， 根据 煤矿低 浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范 ， 1 号煤 层进行采空区瓦斯抽采时， 设计在距离抽采地点 80m 的管道上安装一组自动喷粉抑爆装置， 火焰传感器距 离抑爆装置 60m。 图 31 号煤层老采空区瓦斯抽采示意图 2.3.2现采空区 在工作面回采时， 上邻近层涌出的瓦斯， 随着工 作面的推进 1上煤层随着顶板冒落进入采空区， 然 后再进入顶板冒落带或裂隙带， 最后通过高位钻孔实 现抽采。但对于开采近距离煤层群， 上邻近层瓦斯涌 出量较大的煤层，由于煤层间距较小， 1煤层开采对 顶板岩层破坏程度较高， 造成大量瓦斯很快释放并涌 入采空区， 给通风管理和瓦斯抽采带来压力。 根据矿井回采工作面试验了 “双埋管法” 对上隅 角和采空区瓦斯进行抽采， 根据生产期间统计， 采用 “双埋管法” 大流量抽采效果较好， 有效解决了上隅角 瓦斯浓度偏高的问题。 1 ） 上隅角浅埋抽采。在回风顺槽铺设一趟管路， 对上隅角进行埋管抽采， 埋管深入采空区切顶线以里 的最深距离控制在 10m以内。 2 ） 上隅角深埋抽采。在回风顺槽铺设一趟管路， 对上隅角进行埋管抽采， 埋管深入采空区切顶线以里 的最深距离控制在 20m以内。 回风巷上隅角埋管抽采示意图如图 4 所示。 图 41105 回采面上隅角双埋管法抽采示意图 3结语 随着矿井深部开采，煤层瓦斯含量不断增大， 为 了将工作面回采期间的瓦斯浓度降到安全值以下， 针 对万峰矿 1105 综采工作面瓦斯涌出情况，提出回采 工作面本煤层抽采、 回采工作面邻近层抽采与采空区 （下转第 73 页 ） 70 ChaoXing （上接第 70 页 ） 埋管抽采瓦斯综合治理工艺， 有效地控制了工作面上 隅角瓦斯积聚和采空区瓦斯向工作面大量涌出的情 况， 保证了回采工作面的安全生产。 参考文献 [1] 王科.矿井瓦斯综合抽采治理研究[J].能源与节能,2017 （05） 190- 192. 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[9] 霍晓林， 李宗源， 倪小明. 万峰矿采煤工作面两种钻孔抽 放效果对比研究[J].煤炭技术,2014（4） 144- 146. 作者简介 霍晓林 （1989-） ， 男， 河南永城人， 通安工程师， 冀中能源 山西冀中能源集团金晖万峰矿瓦斯治理科科长， 从事煤矿瓦 斯防治技术管理工作， 发表论文多篇。 （收稿日期 2019- 6- 25） 煤矿现代化2020 年第 3 期总第 156 期 4瓦斯治理效果分析 晋华宫煤矿 8101 综采工作面在整个回采过程中 平均日进尺 4.5m， 日产量均值约 7247t。根据监测站 监测数据， 8101 工作面回采期间， 工作面平均风排瓦 斯量为 5.24m3/min， 瓦斯抽采量随着工作面的推进而 增加， 平均抽采瓦斯总量为 8.64m3/min,。生产期间， 回风瓦斯浓度最大值随工作面累计进尺的变化趋势 如图 5 所示。 图 6回风瓦斯浓度最大值变化情况 通过图 6 可以看出， 8101 工作面在经过本煤层 顺层钻孔抽放、 高位裂隙钻孔抽放、 低位钻孔抽放后， 回风巷的瓦斯浓度控制在 0.08～0.32之间，平均 瓦斯浓度为 0.19， 远小于规定浓度 0.60， 工作面 瓦斯得到了有效释放， 确保工作面的安全生产。 5结语 矿井瓦斯综合治理技术是当前瓦斯抽采的一个 重要发展方向， 特别是在应对综采工作面在通过地质 构造复杂区域时瓦斯赋存情况复杂的问题上， 效果尤 为显著， 本文以晋华宫煤矿 8101 综采工作面为例， 根 据地质构造与瓦斯赋存情况，实施本煤层钻孔抽放、 高位裂隙钻孔抽放与低位钻孔抽放相结合的瓦斯综 合治理技术， 有效控制了工作面瓦斯浓度， 保证了综 采工作面的安全回采， 为类似矿井瓦斯治理提供了一 定实践经验。 参考文献 [1] 刘胜利,高新平.高瓦斯综放工作面瓦斯抽放工程设计[J]. 江西煤炭科技,2014 （03） 16- 18. [2] 张学亮. 坪上煤业上分层工作面采空区瓦斯抽采技术研 究[J].能源技术与管理,2018,43 （03） 32- 3349. [3] 段会军.综放工作面高位定向长钻孔瓦斯抽采技术[J].煤 炭技术,2017,36 （04） 172- 174. 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