高瓦斯自燃煤层综放工作面瓦斯综合治理.doc

高瓦斯自燃煤层综放工作面瓦斯综合治理 摘要通过对高瓦斯自燃煤层综采放顶煤回采工作面的瓦斯涌出考察，对瓦斯涌出与风量、高抽巷布置、推进速度、周期来压的关系分析，提出瓦斯综合治理措施，在实践中取得较好成效。 关键词高瓦斯；综采放顶煤；瓦斯治理 任楼煤矿是一座实际年生产能力260万t 的现代化矿井，采用综采和综采放顶煤开采，矿井绝对瓦斯涌出量达36m 3/min，相对瓦斯涌出量为8.32m 3/t。综采放顶煤工作面的绝对瓦斯涌出量达30 m 3/min，其中风排约为20 m3/min，抽放约为10 m3/min。 由于综放面推进快、产量大，经常出现瓦斯浓度超限，局部最大达5％～8％，严重威胁矿井的安全生产。 1 综采放顶煤回采工作面概况 任楼矿现开采7煤层，该煤层倾角平均17，煤层厚度5.0～6.0m ，平均5.5m ，煤层结构较复杂，内生裂隙发育，煤以块状及碎块状为主，煤层瓦斯含量平均为1.13cm 3/g。 现综采放顶煤工作面均采用三巷布置，U 高位巷抽放巷模式，运输巷进风，风巷回风。工作面走向长800～1200m ，工作面长度为175～200m ,工作面配风量为1200～1800m 3/min，工作面日产3000～5000t 。 2 综放面瓦斯来源和涌出规律 根据任楼矿地质资料，工作面瓦斯主要来源于煤层与围岩内赋存并能涌入到采面中的瓦斯气体。一部分来自于本开采煤层（煤壁、落煤及放顶煤），另一部分来自于受采动影响的邻近煤层及围岩之中。经过大量资料统计分析，任楼矿综放工作面瓦斯涌出一 般规律为在回风瓦斯总涌出量中，工作面空间的煤壁、落煤、支架顶部煤体涌出及漏风携带采空区涌出占43％；采空区通过上隅角瓦斯涌出占46％；进风及巷道围岩涌出占11％。来源于采空区的大部分瓦斯涌出为工作面上隅角的瓦斯涌出，上隅角瓦斯涌出的治理一直是综放工作面瓦斯防治的一大难题。同时，如何减少工作面回风流中的绝对瓦斯量，减少风排压力也是综放瓦斯防治的重点。 3 影响综放面瓦斯涌出的主要因素 3.1瓦斯涌出量与工作面所配风量的关系 7219综放工作面瓦斯涌出量分布 地点 风量/ 瓦斯浓度/ 瓦斯涌出量/ 所占比例/ 33 M min -1 ％ M min -1 ％ 合 计 1941 29.05 100 回 风 巷 1406 0.58 12.30 42.34 高 抽 巷 507 28.8 13.29 45.75 煤层预抽 28 20.6 4.46 15.35 由于采空区瓦斯是综放工作面瓦斯的主要来源，因此回风流中的瓦斯浓度并不是随工作面的配风量增大而降低。根据7219工作面实测，工作面的绝对瓦斯涌出量随工作面配风量的增加而逐步增加，工作面瓦斯浓度却缓慢下降，但当配风量增大到一定值后，瓦斯浓度开始增大，且幅度大，如图1所示。 0.95绝对瓦斯涌出量45 35 回风流瓦斯浓度％0.850.75600100018001400 绝对瓦斯涌出量/m3min-1 图1 风量与瓦斯涌出的关系251552200 3.2瓦斯涌出量与工作面回采推进速度的关系 由于煤体赋存瓦斯量大，煤层预抽时间短，回采推进度、割煤速 度与工作面瓦斯涌出量有很大的影响。在风量一定的情况下，工 作面产量越大，瓦斯涌出量也越大，但产量到一定数量后，瓦斯 涌出量的增长幅度趋缓。 3.3 瓦斯涌出量与顶板周期来压的关系 由于放顶煤采高大、冒落高，压力大，显现明显，采空区积存大 量瓦斯，当顶板来压时，工作面煤壁压裂、片帮，煤体提前释放 瓦斯，采空区垮落，采空区瓦斯大量涌入回采空间，造成工作面 瓦斯浓度阶段性增大。根据现场实际观测，放顶煤工作面周期来 压步距在15-17 m，来压时，工作面瓦斯监测传感器浓度上升，报 警次数增多。 3.4 瓦斯涌出量与地质构造的关系 7219工作面煤岩层为一稍有起伏的近单斜构造，产状110～ 145∠17。断层及裂隙较发育，且煤层较厚，局部瓦斯涌出 量相对较高。在回采时，瓦斯涌出量明显增大。在打煤层抽放钻 孔时，钻孔中有瓦斯涌出压力，瓦斯浓度在25％－45％。割煤后 的工作面煤壁裂隙中，涌出的瓦斯浓度在14％－19％。 绝对瓦斯涌出量/m 3m i n -1 4 综放面瓦斯综合治理 采前预抽煤层瓦斯 在工作面回风巷施工与工作面煤壁平行的顺向抽放钻场，钻孔与煤壁近垂直布置，孔径75 mm，间距10-15 m，向斜区域钻孔间距5 m，钻孔长度130 m。井下建立临时抽放系统对采面进行采前预抽放和边采边抽。抽放瓦斯浓度最高达30.5％，一般在18％-20％，纯瓦斯抽放量在4.18.2 m3／min 。经过近1 a对2311综放面边采边抽，提前处理了该工作面约12％-16％的瓦斯，为该综放工作面生产过程中的瓦斯治理打下了基础。 4.2 合理配送工作面风量根据工作面实测风量与瓦斯涌出的关系，工作面配风量在1200-1400m3／min 时，工作面涌出的瓦斯浓度控制在规定范围内，对安全生产影响最小。因此对该面的通风系统进行优化调整，将工作面配风量控制在1200-1400 m3／min 。同时，对回风巷进行增阻和工作面均压，加大采空区瓦斯处理量，大大减少了采空区向工作面回风流涌人的瓦斯量。 4.3 合理布置高位抽放巷 采空区是综放面瓦斯的主要来源，处理采空区的瓦斯是综放面瓦斯治理的关键。高位抽放巷抽放瓦斯实质事再煤层顶板岩层沿工作面走向开掘巷道，利用采动产生的裂隙作瓦斯流动通道，将采空区积存的瓦斯和因工作面前方支撑力变化而使煤壁涌出的大量瓦斯涌入高抽巷，通过抽放系统将瓦斯排出，从而改善了采场瓦斯流动场，降低流入巷风巷的瓦斯量及工作面上隅角瓦斯涌出。任楼矿7219工作面回采初 期采取埋管抽放，效果不好，难以满足安全生产，瓦斯经常超限，影响生产。后期采用高抽巷抽放取得明显效果，保证了生产的正常进行。高位抽放巷布置如图所示。 29 4.4 其他瓦斯治理措施 1在工作面上风侧切顶柱后设置挡风帘，减少进入采空区的风流。 在工作面下风侧前回风巷设置1-2道挡风帘，将工作面前回风巷的风流挡人支架后部，增大后回风巷风量，冲淡三角区、上隅角的瓦斯。 2安设局部通风机直接吹淡三角区、上隅，角的的瓦斯。 3在地质构造瓦斯富集区域，控制采煤机割煤速度，实现均衡生产， 减少割煤瓦斯大量涌出。 4加强放顶煤管理，提高顶煤采出率，减少丢煤造成采空区瓦斯大量积存。保持后路回风巷畅通。现场增设专职瓦检员进行监督检查。