瓦斯综合抽放技术在放顶煤回采工作面的应用.doc

收稿日期2009-07-01 作者简介贾敏远1975,男,河南安阳人,助理工程师,注册安全工程师,1996年毕业于焦作煤炭工业学校,2008年毕业于河南理工大学,现从事矿井通风安全工作。 瓦斯综合抽放技术在放顶煤回采工作面的应用 贾敏远,甘信锋,杜润魁 永煤公司安阳鑫龙煤业集团有限责任公司,河南安阳 455000 摘要分析了红岭煤矿15161放顶煤回采工作面的瓦斯来源,并给出了瓦斯涌出量测算方法。通过采用本煤层预抽放、高位裂隙钻孔抽放、切眼及采面煤壁临时抽放和上隅角敷管抽放的综合抽放措施,取得了良好的效果。有效降低了工作面瓦斯涌出量,减少了瓦斯对生产的制约,经济和社会效益明显。关键词回采工作面;瓦斯;综合抽放;放顶煤 中图分类号T D7121624 文献标识码B 文章编号1003-0506200909-0111-02 红岭煤矿主采山西组的二1煤层,平均倾角16,煤层厚度311714m ,平均612m ,属稳定的厚 煤层。矿井风量4900m 3/m in,等积孔为117m 2 。2008年矿井瓦斯等级鉴定,相对瓦斯涌出量为33196m 3 /t,绝对瓦斯涌出量为34113m 3 /m in,属高 瓦斯矿井。煤层不自燃,煤尘具有爆炸危险性,爆炸指数为22188。 1 工作面概况 15161回采工作面位于红岭煤矿15采区下部, 煤层倾角21左右,地面标高220250m ,工作面标高-380-345m ,工作面运输巷紧邻F 504断层,落差10m 左右。该工作面于2008年1月正式回采,采用走向长壁倾斜沿底放顶煤一次采全高区内后退式全部垮落炮采采煤方法。工作面平均斜长120m ,可推进长度510m ,基本顶为砂岩,坚硬、不易垮落,直接顶结构松散,易垮落。因工作面埋深较 大,瓦斯含量相对较高,煤层瓦斯含量20m 3 /t,在掘 进期间回风巷绝对瓦斯涌出量为413m 3 /m in,运输巷绝对瓦斯涌出量为416m 3 /m in,曾多次出现瓦斯超限现象。 2 工作面瓦斯来源及测算 211 工作面瓦斯来源 根据红岭煤矿瓦斯地质资料和现场瓦斯涌出观察,放顶煤回采工作瓦斯涌出主要来源于采空区顶 煤和煤墙。212 相对瓦斯涌出量测算 该工作面由于放顶煤一次采全高,采面煤层瓦斯涌出主要由采空区顶煤垮落和煤墙落煤2部分组成。考虑掘进巷道期间瓦斯涌出和抽放等因素,为此利用公式1计算采面煤层相对瓦斯涌出量。 q 采k 1k 2k 3w 0-w c 1式中,q 采为回采工作面相对瓦斯涌出量测算值,m 3 / t;k 1为围岩瓦斯涌出系数,取112;k 2为掘进巷道期间瓦斯涌出和抽放量系数,取018;k 3为遗煤瓦斯涌出系数,取1112;w 0为原始煤层瓦斯含量,20m 3/t; w c 为残存瓦斯含量,5m 3 /t 。 经计算,工作面煤层相对瓦斯涌出量为16113m 3 /t 。213 工作面绝对瓦斯涌出量测算 通过对工作面瓦斯涌出量预测,预计15161工 作面回采时的相对瓦斯涌出量为16113m 3 /t 。按设计日产原煤1000t 计算,绝对瓦斯涌出量达到1112m 3/m in,按设计配风量900m 3 /m in 计算,该采面风流瓦斯浓度将达到112。为此,红岭煤矿采取了一系列具有针对性的采面瓦斯综合抽放技术。 3 综合抽放技术 311 本煤层预抽放 在15161工作面运输巷、回风巷掘进期间开始沿倾向布置钻孔,靠近切眼200m 孔间距为115m ,200m 向外孔间距为2m ,孔径75mm ,钻孔深70m 以上。运输巷钻孔终孔距底板115m ,回风巷钻孔终孔靠近顶板,避免相向钻孔重叠和串孔影响工作面中部煤层抽放效果。312 高位裂隙钻孔抽放 ・ 111・ 在回风巷下帮垂直回风巷仰角25掘进高位裂隙钻孔钻场,全部进入煤层顶板后平巷掘进4m作为钻场,钻场间距70m,每个钻场布置10个钻孔。设计1钻孔终孔从工作面回风巷处开始,终孔平距5m,其中奇数孔终孔点距工作面高度26m重点抽放工作面卸压带煤体瓦斯,偶数孔终孔点距工作面高度1025m重点抽放采空区高位高浓度瓦斯,钻孔深90m以上,孔径75mm。高位裂隙孔在工作面初采基本顶来压后正常发挥作用。该方法是利用煤体和顶板受采动压力影响形成的裂隙,将钻孔打在裂隙带中,瓦斯在煤体压力和抽放负压作用下,通过裂隙进入钻孔被抽走。所以,钻场及钻孔落点与煤体和顶板位置关系是该方法的技术关键。313 切眼及采面煤壁临时抽放 切眼贯通后,在采煤侧巷帮用煤电钻打孔,钻孔间距115m、孔深12m、孔径42mm,用 25mm封孔器封孔,并连接到 100mm抗静电软管进行初采前预抽,抽放时间60d。工作面正常采煤期间,在工作面上部利用循环间隙时间临时抽放,孔深8m,工作面每推进2排抽1次,抽放时间15h,其他参数同切眼巷钻孔。 314 上隅角敷管抽放 工作面上隅角敷设 50mm抗静电软管,软管终端敷设在上隅角采空区内瓦斯聚集处,外端接入抽放管路,随着工作面向前掘进,不断移动软管。 4 抽放效果 1本煤层预抽放。平均抽放流量312m3/m in,抽放12个月,共抽放16519万m3。 2高位钻孔抽放。平均流量318m3/m in,抽放时间14个月,则抽放总量为23518万m3。 3切眼预抽放。抽放期3个月,抽放流量为017m3/m in,则抽放量为911万m3。煤壁临时抽放共打抽放钻孔210个循环抽放,每个循环抽放15h,平均流量0135m3/m in,则抽放量为616万m3。 4上隅角敷管抽放。平均流量015m3/m in,抽放时间14个月,则抽放量为3012万m3。 以上4项抽放总量44716万m3,其中可采瓦斯含量1028万m3,则抽放率为4315。工作面开采期间配风量900m3/m in,风流瓦斯浓度正常在014左右,炮后016左右,杜绝了瓦斯超限现象。 5 结语 通过采取瓦斯综合抽放技术,有效降低了工作面瓦斯涌出量,减少了瓦斯对生产的制约,提高了安全系数和生产水平,保障回采工作面的安全、高效生产,对瓦斯涌出量大于6m3/m in的采煤工作面具有广泛推广价值。 参考文献 [1] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州中国矿业大学出版社, 1992. [2] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京煤炭 工业出版社,2005. [3] 何国益.矿井瓦斯治理实用技术[M].北京煤炭工业出版社, 2009. 责任编辑秦爱新 上接第108页 单纯考虑能否利用,要转变以前只注重抽放利用的观念,做到以抽放治理瓦斯为主、治理与利用相结合。以往瓦斯抽放主要在开拓巷道打穿煤岩钻孔和本煤层钻孔以及采空区密闭抽放,今后要在抽放治理瓦斯的基础上,考虑如何提高抽放效果和抽放浓度、能够利用的则并网利用,不能利用的要实施抽放工程,做到“应抽尽抽”。 3加大投入,采取综合抽放为主、其他手段为辅的瓦斯综合治理措施。通过对172104工作面的瓦斯治理,深刻体会到瓦斯治理工作没有捷径,只有加大投入,采取综合抽放为主、其他方法为辅的综合治理措施,才能取得良好的效果。必须坚持“先抽后采”,超前分析,主动治理,早期投入,变被动为主动,才是瓦斯治理的上策。 4加强日常管理是保证安全生产和治理效果的关键。每班配备2名瓦斯检查员,现场交接班;在工作面按规定安装瓦斯传感器6台,保证瓦斯浓度在019时报警、断电。维护好瓦斯自动监测报警断电装置,确保联锁装置灵敏、可靠,每天对工作面的瓦斯探头和瓦斯、电闭锁装置进行检修和校正,每班设专人维护检修;为及时监测抽放效果,在抽放管道上安装抽放参数监测装置,实行24h连续监测;为加强移动泵抽放管理,移动泵司机要进行专门培训考试,持证上岗,建立移动泵抽放管理制度和设备管道巡视检查制度,保证抽放效果。 责任编辑刘光雨 ・ 2 1 1 ・