炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯积聚防治措施探讨.doc

2005年12月水力采煤与管道运输第4期 炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯积聚 防治措施探讨 邢吉亮 郑煤集团公司告成煤矿,河南郑州452477 [摘要] 根据告成矿炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯防治情况,在分析采煤工作面上隅角瓦斯积聚原因基础上,对治理上隅角瓦斯积聚的主要措施和实施效果进行了探讨,有针对性地提出了进一步搞好上隅角瓦斯防治的建议。 [关键词] 炮采放顶煤 上隅角 瓦斯积聚 防治 [中图分类号]TD712.54 [文献标识码]A [文章编号]1006-0898200504-0047-02 采空区,风流速度很低,局部处于涡流状态,如图1所示。涡流运动使采空区涌出的大量高浓度瓦斯难以进入到主风流中,从而引起高浓度瓦斯流在上隅角附近循环运动,形成上隅角局部瓦 斯积聚。 1 概 述 郑煤集团公司告成煤矿是一座年设计90万t的矿井,1999年9月正式投产,2000年达产。目前共有两个炮采放顶煤工作面,均采用“U”型通风方式。开采二1煤层,煤层瓦斯含量达8～16m3/t,绝对瓦斯涌出量达12～23m3/min。采空区瓦斯大部分经上隅角流入回风巷,上隅角经常出现瓦斯超限积聚现象,对矿井的安全生产造成了严重威胁。为了从源头上治理瓦斯,告成矿采取了多项防治措施,并取得了比较满意的效果。 2 上隅角瓦斯积聚原因分析 采煤工作面采用“U”型通风系统,其上隅角作为整个工作面采空区的漏风汇集处,极易形成瓦斯积聚,是工作面瓦斯综合治理的重点区域。 根据对告成矿13采区炮采放顶煤工作面瓦斯情况的监测分析,工作面上隅角瓦斯积聚主要有三方面原因 󰀁正常通风条件下,“U”形回采工作面在工作面进风巷和回风巷的风流压差作用下,上隅角作为工作面的漏风汇集处,是采空区瓦斯涌出的必经之道,必然造成上隅角瓦斯积聚。 󰀂由于瓦斯比空气轻,相对于空气来说,采空区内含瓦斯空气的密度较小,从而产生“瓦斯风压”的自然上升力,必然使采空区内含高浓度瓦斯的空气向上隅角流动,使上隅角成为采空区高浓度瓦斯汇集的地方。 在上隅角附近,由于主风流方向的改变和边界几何条件的限制,风流呈现涡流形式,靠近煤壁和 图1 上隅角瓦斯流循环运动示意图 B回风巷净断面 3 防治上隅角瓦斯积聚的措施及效果 炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯治理在U型通风系统下,是一个难以解决的问题,不但上隅角瓦斯积聚超限,而且采空区瓦斯经上隅角大量涌入回风,造成采面回风瓦斯超限。告成矿近几年在炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯治理方面主要采取了上隅角埋管抽排瓦斯、专用瓦斯排放巷排放瓦斯、顶板岩石钻孔瓦斯抽放、设置临时风障等措施,都取得了一定的效果。 3.1 利用上隅角埋管抽排上隅角瓦斯 在采煤工作面上隅角预埋一路管,当管路埋至工作面距预埋点30m时,另压一路管,压茬距10m,管路进气端设进气花管,用于抽采。如果工作面上隅角严密充填,则采用辅助插管进行抽采。采用一台2BE1-253型移动泵进行抽采。该措施在13041工作面实践运用过程中,抽采瓦斯浓度达到5,抽出瓦 2005年12月炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯积聚防治措施探讨第4期 斯量可达2～3m3/min,使上隅角瓦斯浓度基本控制在1.5以下,效果较好,但存在容易堵孔、抽放时间长、一次性投入及运行费用高等缺点。3.2 在煤层中做一条专用瓦斯排放巷 在采煤工作面切巷距回风巷10m处沿顶板掘进一条与回风巷平行的瓦斯排放巷,专门用来排放瓦斯,从而减少上隅角瓦斯涌出量。该巷道支护材料采用不燃性材料,巷内不设任何电气设备,也不准人员通行,只安设甲烷传感器。巷道布置详见图2。在生产过程中,顶煤放净后,顶板岩层冒落,从而在采空区产生了许多空隙,由于排放巷与工作面切巷高差达到3～8m左右,根据瓦斯比空气比重小的道理,大部分瓦斯沿采空区空隙上行后从排放巷排出,只有少量的瓦斯经工作面上隅角排出。该措施在13051工作面实践运用过程中取得了良好的效果。通过实测13151工作面回风巷风量为560m3/min,瓦斯排放巷内的风量为200m3/min,回风巷风流中的瓦斯浓度降到0.5以下,最高不超过0.8,瓦斯排放巷内的瓦斯浓度达到2.2～2.5。但该措施具有工程量大、采掘衔接紧张、风流控制稳定性较差等缺 点。 向顶板一般显现为煤壁支撑影响区、离层区、重新压实区三个区域,在离层区的垂直方向上又分为冒落带、裂隙带、弯曲下沉带,由于瓦斯密度较小,随着采面推进,瓦斯沿离层区的冒落带向上飘移,从而在裂隙带内大量积存。因此,可以在煤层顶板内布置钻孔,在泵站负压的作用下,改变采空区瓦斯的流向。通过抽排系统排入矿井总回风流,以达到降低工作面上隅角瓦斯浓度的目的。从13采区回采工作面抽放情况来看,平均抽放率可达60左右,取得了显著的效果。目前,采用这种措施完全可以解决上隅角瓦斯积聚的问题,但存在施工工程量大、抽放时间长、抽采衔接紧张、一次性投入及运行费用高等问题。3.4 设置临时风障 利用临时风障,迫使工作面风流通过上隅角达到稀释排放瓦斯的目的是最常用的措施。该措施结合及时回收尾巷、经常洒水等方法也可以起到一定的效果,但存在风障容易损坏、可靠性差、效果有限等缺点。通常只能作为临时的应急措施,当瓦斯涌出量3～5m3/min时,这种措施显得很不可靠。 4 结论及建议 根据理论分析和实践验证,目前,所采用的上隅角埋管抽排瓦斯、专用排放巷排放瓦斯、顶板岩石钻孔瓦斯抽放、设置临时风障等均对炮采放顶煤工作面上隅角瓦斯积聚的治理有较好的效果,但每种措施均有其适宜的使用条件。在具体使用过程中,必须结合具体煤层地质工程条件,找出治理瓦斯的最佳方案,才能取得最好的治理效果,从而防治瓦斯事故 图2 瓦斯排放巷布置方式 1运输巷;2回风巷;3瓦斯排放巷;4切巷3.3 顶板岩石钻孔抽放瓦斯 在采煤工作面回风巷每隔40m做一顶板岩石钻场,采用2.8m2.6m工字钢支护。每个钻场布置8～10个钻孔,钻孔长度不100m,孔径89mm,钻孔终端距切巷垂距为6～8倍的采高,控制上隅角以内30m切巷距离,并依次计算钻孔方位角和倾角。该措施的原理是沿回采工作面推进方 发生。[作者简介] 邢吉亮1974-,男,山西省阳城县人,郑煤集团公司告成矿生产技术部助理工程师,1999年毕业于焦作工学院采矿工程专业, [收稿日期]2005-06-27 上接第54页 煤与瓦斯突出的规律和特征李军涛,中国煤炭,20057 煤与瓦斯突出是采煤过程中发生的严重自然灾害之一,而我国是世界上突出最严重的国家,但到目前为止,由于今后对煤与瓦斯突出认识不足,在各种 地质开采条件下,煤与瓦斯发生的规律还没有完全掌握,缺乏有效的防治措施,往往造成人员伤亡和财产重大损失。所以探讨煤与瓦斯突出的机理、突出规律和特征,对开展瓦斯突出预测预报和采取正确有效防治措施,有重要的理论和实际意义。 下转第42页