采空区及上隅角瓦斯抽放效果分析.pdf
采空区及上隅角瓦斯抽放效果分析 毕德纯 1 ,张树江 1 ,任玉贵 2 1. 辽宁石油化工大学,辽宁 抚顺113008; 2.龙煤集团 七台河分公司,黑龙江 七台河154600 摘 要根据矿井的具体条件,对采面采空区随采随抽和上隅角瓦斯抽放的效果进行分析,进行 采面和上隅角内部瓦斯浓度分布范围的测定,为合理布置采空区瓦斯抽放管路及上隅角瓦斯处 理措施,提供科学依据。 关键词上隅角抽放;采空区抽放;抽放效果 中图分类号 TD712 . 62 文献标识码 B 文章编号 1003 - 496X2007 11 - 0013 - 03 1 矿井概况 新立煤矿位七台河煤田西部,井田面积约5. 64 km 2 , 1976年建成投产, 1980年独立成矿,设计生产 能力21万t/a年, 2001年实际产量75万t,矿井为 片盘斜井开拓,现已顺利过渡到二水平,煤层群开 采,各煤层采用联合布置,煤层虽有自然发火危险, 但无发火史。矿井通风方式为中央并列抽出式通 风,总回风量为7 500 m 3 /min,瓦斯绝对涌出量为 45. 80 m 3 /min。现有采煤工作面4组,掘进工作面 11组。 2 不同采煤工作面瓦斯抽放情况 该矿井采煤工作面瓦斯来源一是本煤层、 二是 采空区、 三是邻近层,本煤层瓦斯涌出量占近30 , 采空区占近45 ,邻近层占近25 ,因此瓦斯超限 主要是采空区造成的,主要的表现形式是上隅角的 瓦斯涌出和瓦斯超限。在瓦斯的治理上主要以采空 区治理为主。 2. 1 441高档普采工作面 该工作面位于二水平93 层左 0片至左一片区 段,为二水平首采工作面,煤层厚度约1. 6 m,工作 面走向长约1 270 m,倾斜长为190 m,绝对瓦斯涌 出量为10. 3 m 3 /min。该区段赋存煤量46万t,月单 产3万t,占全矿月产量的50 ,因瓦斯超限已造成 该工作面停产1个月,直接影响矿井的正常生产。 该工作面初采时配风量为950 m 3 /min。回风 巷风流中瓦斯浓度为0. 8 ,上隅角瓦斯浓度1. 0 ～1. 1。随着工作面不断推进,老顶彻底垮落后, 瓦斯涌出量急剧增大,回风瓦斯浓度增至1. 5～ 1. 7 ,上隅角瓦斯浓度增到2. 2～2. 8 ,绝对瓦 斯涌出量增加到近17 m 3 /min,风量增到1 700 m 3 / min后,仍不能解决瓦斯超限问题。由于瓦斯超限 已造成停产1个月。 2. 1. 1 上隅角瓦斯抽放 根据瓦斯来源、 瓦斯量和采场条件,经研究,决 定只有采取抽放方法才能解决超限问题。正好该区 域准备建地面抽放系统,设备已到货、 泵房已经选择 好。先从地面向该区域打一个钻孔,同时在该工作 面上巷沿煤层施工1条130 m长的全煤上山与之贯 通,并施工二道密闭。在回风巷采后上隅角施工 1道1 m厚的沙袋密闭,在全煤上山的下口施工1 道1 m厚的砖石密闭。将抽放管一端插入上山密闭 内,另一端插入上隅角密闭内,利用地面抽放泵进行 上隅角瓦斯抽放见图1所示。上隅角密闭随着 工作面前移。 抽放系统运行后,回风巷瓦斯浓度及上隅角瓦 斯浓度立即下降,机组割煤时上隅角瓦斯浓度1. 4～1. 5、 回风巷瓦斯浓度1. 1～1. 2 ,抽放 瓦斯纯量4. 7 m 3 /min,工作面配风量由1 700 m 3 / min降到了1 500 m 3 /min,收到了初步效果。如果 控制好机组割煤速度,工作面可以安全进行生产了。 效果分析①抽放系统运转后, 441回风巷和上 隅角的瓦斯浓度大幅度下降,工作面瓦斯涌出量降 低了4. 7 m 3 /min,使工作面能够继续生产,每月减 少损失300万元以上;② 由于后路封闭不严,抽放的 瓦斯浓度比较低,只有4. 5～4. 7;③上巷后路 需要长期维护;④ 因顶板冒落,抽放管损坏严重;⑤ 由于工作面在推进一定距离后,上巷采后的密闭要 前移及回收管路,人员要在浓度接近3的高瓦斯 区域作业,加上顶板破碎,对作业人员构成安全威 胁。 31 技术经验 煤 矿 安 全2007 - 11 图1 441工作面上隅角瓦斯抽放 2. 1. 2 采空区瓦斯抽放 为了避免瓦斯超限,制定了严格的安全措施,一 是矿领导和采区干部跟班作业;二是工作面配备2 名瓦检员,一名跟机、 一名检查上巷和上隅角;三是 确保监控设备完好和断电功能可靠;四是控制好机 组割煤速度,工作面产量控制在正常产量的30。 1个月后当该工作面推进过钻孔和全煤上山时,将 上山密闭和上巷后路密闭打开、 管路撤出,利用抽放 泵直接对采空区内的瓦斯进行抽放如图2所示。 图2 441工作面采空区瓦斯抽放 钻孔和全煤上山进入采空区,由于瓦斯的向上 漂移和抽放泵负压的作用,上隅角风流向采空区后 流动、 大量瓦斯积聚到上山之中被抽出。而且上巷 是锚杆支护,工作面推过后锚杆不拆卸上巷采后冒 落不严,有空气流动的空间,瓦斯可以自由流动,这 样就为采空区瓦斯抽放创造了有利条件。 效果分析运行初期抽放量明显增加,由4. 7 m 3 /min增至7. 4 m 3 /min,回风瓦斯浓度降0. 8 , 上隅角瓦斯浓度降为1. 0～1. 1 ,配风量1 200 m 3 /min。2个月后回风瓦斯浓度为0. 4～0. 5 , 上隅角瓦斯浓度降为0. 5 ,配风量降为400 m 3 / min。441工作面经过采空区钻孔抽放达到了治理 瓦斯的效果。具体情况见表1。 表1 抽放前后441工作面的风量及瓦斯情况 项目开采初期 采用瓦斯抽放措施后 上隅角 抽放 采空区 抽放 2个月后 回风瓦斯 浓度/ 0. 81. 1～1. 20. 80. 4～0. 5 上隅角瓦斯 浓度/ 1. 0～1. 11. 4～1. 51. 0～1. 10. 5 回风量 /m3min - 1 9501 5001 200400 抽放量 /m3min - 1 4. 77. 48. 3 2. 2 443炮采工作面 该采煤工作面位于二水平93 层右一片至二片 区段, 0片至一片段已采空,但里部上段有80 m的 煤柱,造成瓦斯被封闭不能向上部采空区流动。该 煤层厚度约1. 2 m,工作面长600 m,斜长160 m。 该工作面配风量为840 m 3 /min,回风巷绝对瓦斯涌 出量为5. 34 m 3 /min,采空区瓦斯涌出量占57。 该工作面生产初期,配风量为690 m 3 /min,回 风巷瓦斯浓度0. 5 ,上隅角瓦斯浓度为0. 6 ,老 顶初次垮落后,瓦斯涌出量大幅度上升,回风巷瓦斯 浓度为1. 2 ,上隅角瓦斯浓度为1. 7 ,配风量增 41 煤 矿 安 全Total 396 技术经验 至890 m 3 /min后,回风巷风流中瓦斯浓度为1. 0 ～1. 1 ,上隅角瓦斯浓度为1. 5～1. 6 ,不能正 常生产。 2. 2. 1 上隅角瓦斯抽放 在回风巷采后施工1道1m厚的沙袋密闭,利 用插入的瓦斯抽放管路与井下移动抽放泵相连,利 用移动抽放泵进行上隅角瓦斯抽放见图3所示。 图3 443工作面上隅角瓦斯抽放 效果分析采用上隅角瓦斯抽放方法,由于密闭 和采空区漏风,抽放效果不是很好,抽放瓦斯浓度只 有1. 3～2. 0 ,回风巷和上隅角瓦斯浓度无明显 变化,只有略微下降,工作面仍然不能正常生产。 2. 2. 2 采空区瓦斯抽放 在上巷沿煤层向93 右一片上部煤拄施工 2条 全煤联络巷先用钻机打透1个孔 , 间距为20 m, 形成瓦斯流动的通道,再将93 层右 0片密闭打开1 个缺口,插入抽放瓦斯管并与井下移动抽放泵相连, 对443采煤工作面采空区瓦斯抽放见图4所示。 图4 443工作面采空区瓦斯抽放 效果分析形成采空区抽放系统后, 443采面回 风瓦斯浓度由1. 0～1. 1降到0. 5 ,上隅角瓦 斯浓度由1. 1～1. 6降至0. 7 ,抽放量为2. 73 m 3 /min,该工作面恢复正常生产。具体情况见表2。 表2 抽放前后441工作面的风量及瓦斯情况 项目 开采初期 老顶来压后 采用抽放瓦斯后 上隅角抽放采空区抽放 回风瓦斯浓度/1. 0～1. 11. 0～1. 10. 5 上隅角瓦斯浓度/1. 5～1. 61. 5～1. 60. 7 回风量/m3min - 1 690～840890840 抽放量/m3min - 1 0. 39～0. 62. 73 3 结 论 1通过采空区瓦斯抽放,降低了采煤工作面 回采过程中回风流和上隅角的瓦斯量,减少了采煤 工作面配风量,进一步提高了矿井的通风能力,有效 缓解了矿井风量不足与扩大生产的矛盾。 2利用瓦斯抽放系统进行采煤工作面上隅角 瓦斯抽放,由于上巷后路难以封闭严密, ,使上隅角 瓦斯抽放难以达到预期效果,上隅角瓦斯超限状态 难以改变。 3对于无自然发火史的矿井,采空区、 邻近层 瓦斯涌出量占总瓦斯涌出量超过50的采煤工作 面,利用瓦斯抽放系统在采煤工作面采空区上方造 成负压状态,使采空区高浓度瓦斯向上移动、 造成尾 排效应的采空区抽放方法是可行的。 参考文献 〔1〕 李国彪,张海军,贺光会.采空区瓦斯抽放在成庄煤矿 的实践〔J〕.煤矿安全, 20053. 〔2〕 张安坤,张继勇.保护层综采工作面的瓦斯综合治理 技术〔J〕.矿业安全与环保, 20024. 作者简介毕德纯1963 - ,男,副教授,辽宁沈阳人, 1987年毕业于中国矿业大学矿井通风与安全专业,现任辽 宁石油化工大学职业技术学院产学研办公室主任,从事教学 管理与煤矿通风专业的教学研究工作,已发表论文多篇。 收稿日期 2007 - 04 - 09;责任编辑王福厚 51 技术经验 煤 矿 安 全2007 - 11
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