浅谈综采工作面瓦斯治理方法及方向.doc

浅谈综采工作面瓦斯治理方法及方向 （攥写人 ） 随着煤矿采煤工艺的改进，综合机械化采煤工艺已在各大煤矿普及，产煤量也在不断加大，随之而来的是瓦斯涌出量也相应的加大，如何治理瓦斯，保证安全生产是摆在我们面前的一道课题，在此，谨就我矿在瓦斯治理所采用过的各种方法进行利弊分析并进行比较，从而找出瓦斯治理的方向。 一、 风障遮挡法 这是最原始的处理采煤工作面后隅角瓦斯方法，具体操作方法为将风障一端悬挂在工作面上帮靠近煤壁一侧，另一端悬挂在工作面后隅角附近，理论是将工作面风流导向工作面后隅角，用风流稀释该处瓦斯。这种方法优点是简便易操作，缺点是它只适用煤炭产量小，瓦斯涌出量非常小的炮采工作面，当工作面风量足够大时，会增加采空区漏风深度，给工作面消防火管理埋下了祸根。 二、顶板瓦斯道抽放法 我矿以前在S3采区很多工作面都使用过这种方法，例如S33424 S33425工作面上部的瓦斯道，该方法是将瓦斯道设置在煤层顶板的裂 隙带中，距采场回风侧的位置在1/3L～1/2L（L为采场工作面长）范围内。如图1所示。瓦斯道应尽量利用上部煤层，作煤或半煤岩巷道，以减少掘进工程量和施工成本。其优点是在有足够配套能力抽放设备 的情况下，它能发挥最大的抽放能力，其缺点是必须布置在工作面顶板裂隙带内，如果在此区域没有煤层，那么它就要在岩层内掘进，这样会增加掘进工程量和施工成本；如果工作面是俯采，瓦斯道在密闭抽放口附近会形成积水，当积水被抽到抽放管路内时，会影响抽放效果，严重的会形成水堵；当瓦斯道内发生局部冒落后，无法进行探察也无法进行维修，会直接影响抽放效果。 图1 顶板瓦斯道抽放法示意图 三 、工作面尾巷抽放法 我矿在S3712、S3713综采工作面开采期间采用过尾巷抽放瓦斯 法，效果一直不错。该方法是利用采场后部的巷道向采场采空区方向掘一条短距离巷道，之后在巷道中向正在生产的工作面采空区上方裂隙带内打钻抽放，也可直接由巷道中向采空区上方裂隙带内布钻的方法。如图2所示。 这种方法优点是钻孔布置容易，不用考虑接续，抽放效果比较好，缺点是只适用于有一定巷道条件的采煤工作面，在俯采时对于解决采 场及上隅角瓦斯涌出量大的问题才具有十分明显的作用。 四、采空区埋管抽放方法 我矿在N2采区很多综采工作面采用了埋管抽放方式，也取得了一定的效果，该方法是在采场开采前或开采过程中，在工作面回风侧尾部预埋抽放“花管”， 采场工作面向前推进一定距离后，使埋管处于采空区相对的最高点，对埋管实施抽放。以N2710综采工作面为例，工作面向推进方向前400米范围内为俯采，走向倾角9～19，倾向倾角7～12。根据采场实际情况，对采空区进行埋管抽放， 抽放纯量达到5 ～8 m3/min。（如图3）这种方法优点是操作起来比较简 单，只要事先在工作面相对高点预埋上花管并接到抽放管路上即可，当工作面处于俯采阶段抽放效果还是很好的，缺点是仰采工作面不能采用这种抽放方式，连接花管和抽放管路之间的管路处于采空区内，容易被冒落的岩石砸瘪、砸弯或砸断，一旦发生上述事件，因为这段管路处于采空区内，无法进行修复，起不到抽放作用，设置的花管等于报废了。 五、邻近采空区抽放法 在我矿部分工作面采用过这种抽放方法，具体操作方法是在开采的工作面邻近采空区密闭内插管或向密闭内打钻并接上管路进行抽放，在该采空区内形成负压，致使开采工作面采空区和后隅角的瓦斯通过上方顶板周期性活动而形成的裂隙和压酥的煤柱在邻近采空区抽放负压和矿井通风负压的联合作用下，导入其正在抽放的相邻近的采空区内，从而降低采场采空区和上隅角瓦斯涌出量，例如我矿N2411小面就使用这种抽放方法。如图4所示。 这种方法的优点是因地制宜， 能充分利用现场实际条件，便于操作；即使在密闭外打钻，钻孔也很短，易于施工。缺点是如果两采场保护煤柱过厚，透气性又不好时，不能采用这种办法；采空区内气体流动路线过长，容易造成采空区自然发火，所以不能进行长时间抽放，只能作为临时处理瓦斯积聚手段。 图4 邻近采空区抽放法示意图 六、钻孔导入法抽放 根据我矿生产实际，在一块煤内布置多块段集中生产，随着时间的推移，相近采空区的保护煤柱逐渐压垮并变疏，造成采空区相互连通，受矿井负压作用，临近采空区的瓦斯随工作面的推进同时，也随之涌入正在开采的工作面采空区并进入回风巷道内，且占比例很大，可达到采场瓦斯涌出量的20，以往我们使用对临近采空区密闭进行抽放的方法虽然有效，但不可长时间进行，因采空区内气体流动路线过长，容易造成采空区自然发火，而在采场回风顺槽向临近采空区方 向施工侧面或迎面钻孔有效的解决了这个问题。它施工时间短，空气流动路线短，既解决了瓦斯问题，也兼顾了预防自然发火。 七、地面钻孔抽放 我矿N2采区布置的采场块段有个共同点，如我矿的N2409采场、N2410采场、N2710采场、N2412采场，它们都同处于同一煤层，且同时在距离回风口约1000米处，经历同一个向斜轴段，此段为仰采与俯采的接续地段，瓦斯较难管理，在此处布置钻孔常常因顶板破碎造成钻孔塌孔抽不出来瓦斯，再因此处是最低点，埋管不起作用，鉴于上述因素，当N2410采场推进到此处时，我矿经研究决定在此处施工1地面瓦斯抽放钻孔，成孔后，抽放浓度98，抽放纯量达28 m3/min，持续了时间5日，使N2410采场成功的度过了治理瓦斯最困难时期，这项技术，不但解决了瓦斯问题，又增加了采场的抽放纯量，减轻了矿井通风负担的同时也确保着安全生产，并在全局得到了推广（如图4）；再以N2412采场为例，2009年3月14日，地面钻孔与N2412采场顶板贯通，贯通位置在距切眼60米，距回顺70米，3月19日开始用地面260泵带3和5系统对其进行抽放，开始进行抽放时浓度并不高，只有18，到月末，上涨到35，过1个月，上涨到51，过40天，上涨到65，之后逐渐下降，二月后，一直稳定在40， 如下表1 表15系统 在地面施工瓦斯抽放钻孔，虽然有上述诸多优点，但也有它的局限性，它最适合俯采工作面，当工作面处于仰采时，它的作用就大打折扣，当工作面推进一定距离时，它起的作用也就很小了。 八、引排风机抽排采场上隅角瓦斯的抽放方法 我矿在2006年首次在N2715采场安装型号为FDBCNO6.3/2*18.5型引排瓦斯风机，出口设在N2七层回风道中，引排风机吸入口设在工作面后三角点处，引排风机会使在风筒入风工作面的主风流因为压差的作用从而增大流经隅角的风量，以满足风机吸风量的要求。 这样， 采场上隅角的高浓度瓦斯经流过此处的工作面风流的稀释后进入风筒内部，经引排风机排入回风巷。以引排瓦斯风机最大吸入瓦斯浓度不超过2.5计算，吸入瓦斯纯量可达5m3/min，在治理采场上隅角的高浓度瓦斯方面起到了相当大的作用。 这种处理方式对于治理采场瓦斯具有以下优点 （1）采场上隅角的高浓度瓦斯可尽快地进入风筒内部，经引排风机排入回风巷。 （2）可增大上隅角的风量，及时冲淡此处的高浓度瓦斯。 （3）由于风筒体积小，占用空间小，可大大地减少工作面施工造成的影响。 引排瓦斯风机有效的解决了采面上隅角和回风巷的瓦斯问题，从理论到实践，引排瓦斯风机的应用应该是行之有效解决采场瓦斯的另一抽放新途径。但这种方法也有其致命的缺点，原因是引排瓦斯风机吸入的瓦斯浓度不可能绝对控制在2.5以内，一旦没控制住，吸入了高浓度瓦斯，遇到引排瓦斯风机在运转时叶片和外壳因某种原因发生摩擦而产生的火花，就会发生瓦斯事故，这种事故在外局已经发生了，鉴于此，我矿根据集团公司要求已经在2009年6月取缔了引排瓦斯风机的使用。 九、采用回顺斜交钻孔随采随抽采空区顶板裂隙带瓦斯的抽放方法 根据我矿多年钻孔施工及抽放流量实际数据证明，在煤层倾向倾 角不大于5；走向倾角不大于10的采场，钻孔抽放效果最佳，单孔抽放纯量平均为0.8 m3/min。例如N2710采场煤层倾向倾角近水平、走向倾角11～19，钻场间距为20 m，钻孔布置工作面方向成扇形角度布钻，每个钻场设钻孔6～8个，孔长100--120 m如图1、2所示,单孔抽放纯量平均为0.5～1.5 m3/min，同时抽放钻场为3个，每个钻场同时抽放钻孔按4个计算，钻孔抽放纯量可达到10～17m3/min。 图2 钻孔施工平面图