综采工作面上隅角瓦斯治理方法.doc

第28卷第1期 煤 文章编号0253-2336200001-0019-03 炭科学技术 2000年1月 综采工作面上隅角瓦斯治理方法 涂 兴 子 平顶山煤业集团有限责任公司一矿,河南平顶山 467011 摘 要通过对开采邻近煤层或厚煤层分层高瓦斯综采工作面瓦斯涌出量的分析,指出上隅角瓦斯涌出量大而治理难度也大,并对调节风量法、疏导堵截法和三种抽放引排法进行了实例介绍。关键词综采工作面;上隅角瓦斯;瓦斯治理文献标识码B 开采邻近煤层或厚煤层分层高瓦斯综采工作面,伴随着工作面的回采推进,压垮落挤压空间,涌出,,下;W上、下隅角等,下同瓦斯涌出量可达工作面涌出总量的70。因此,治理上隅角瓦斯是该类工作面瓦斯治理工作的关键。 ,1213m2。 180m,走向长度1000～2m;煤层倾角2～10;采煤机MG-200W,输送 机SGZ-764/400,液压支架QY200-14/31型。113 瓦斯预抽 工作面泥岩顶板透气性较差,煤层瓦斯含量3184～5158m3/t,瓦斯相对涌出量为312～412m3/t,掘进时有瓦斯动力现象。 1 工作面概况 111 煤层赋存状况 对二水平高瓦斯工作面, 均进行6个月的本煤层局部瓦斯抽放。抽放系统安装SK-12型水环真空泵,在工作面上、下平巷间隔5m布置 56mm钻孔,孔深60～80m。由于煤层松软,可抽性差。经测试,钻孔抽放瓦斯浓度20～40,瓦斯抽放量大约1108m3/min。 井田范围内煤层赋存稳定,构造简单。主采煤层为戊8、戊9、戊10和丁6煤层。其中戊8、戊9、戊10三层煤厚分别为214m、113m、216m;夹矸厚012～115m;普氏系数f015～2,直接顶为0～5m厚的泥岩和泥质砂岩,老顶为20～25m厚的石英砂岩,底板为厚度015m的戊11煤层与戊10煤层间距015～110m和厚度为5m的砂质泥岩。丁6煤层厚213m,普氏系数f1～2,直接顶为217～715m厚的砂质泥岩,其上部分别赋存丁4煤层厚018～217m和丁5煤层厚1～117m,层间距分别为平均418m和9m。丁、戊煤组层间距80m,丁、戊煤组煤层顶板均为2类Ⅱ级,周期来压明显。112 采煤方法及装备 综采工作面均采用分区式走向长壁后退采煤法,戊组煤层合层区采用倾斜分层开采,其余为一次采全高;工作面采用U型通风,单进单回;上、下平巷分别采用U型钢拱形支护、工字钢梯形支 2 上隅角瓦斯治理方法 211 调节风量法 工作面开采后,随着日产量的提高,瓦斯绝对涌出量逐渐增加表1,图1。因此,应该增加工作面供风量,以保证工作面回风流和上隅角瓦斯不超限。 表1 戊-21171工作面瓦斯涌出量与产量关系 序号 1234 平均日产量 /t2143399643695100 瓦斯绝对涌出量 /m3・min-1 915111912151418 瓦斯相对涌出量 /m3・t-1 6138512841124118 19 第28卷第1期 煤炭科学技术 2000年1月 212 疏导堵截法 1在工作面下出口处做出超前缺口,使进风 平巷与工作面煤壁由拐直角变为钝角,避免风流进入工作面时直射采空区,减少采空区瓦斯涌出量。 2使用好下机头挡风帘。机头处支架间是采空区进风的又一主要通道。为进一步减少漏入采空区的风量,必须坚持在机头区段使用挡风帘。 3使用好上机尾导风帘。位于工作面上出口 图1 戊-21171工作面瓦斯涌出量与产量关系曲线 的导风帘改变了出口处的风流方向,使工作面风量 一分为二,让较多的风量经过上隅角,稀释上隅角涌出的高浓度瓦斯。 4及时放顶,减少瓦斯积聚空间 。当工作面上隅角采空区顶板冒落不及时时,要制定专门措施,,,并配合上,。221311 使用抽出式风机直接引排上隅角积聚瓦斯 对回风巷内布置有泵站列车等电器设备的工作面,则可在距上隅角10～15m处布置小型抽出式风机,直接抽排上隅角积聚瓦斯至电器设备以外。 如图3所示,戊-21160工作面瓦斯涌出量515m3/t,采用此方法在上隅角外安设HF-5型通风机,通过通风机调节风窗控制风筒内瓦斯浓度不大于215、出风口瓦斯浓度不大于3。超过规定值时,则由出口处增设的瓦斯监测仪断电断电范围为工作面及回风巷设备。该工作面采用可伸缩风筒和移动通风机以适应工作面推进度,实现日产量3000～4000t,瓦斯不超限的高产目标。 但是,随着配风量提高,负压的增加,采空区的风流速度加大,使瓦斯流线延深、变密,强化了风流和采空区内瓦斯的交换, 风流携带出的瓦斯量也相应增加。经戊-21171工作面实测,当工作面配风量由956m3/min提高到1786m3/min时5418表2,。和瓦斯不超限,经调节确定该工作面供风量为1300～1500m3/min。 表2 戊-21171工作面风量与瓦斯涌出量关系 瓦斯涌出量工作面瓦斯涌出/m3・min-1风量总量3-1/m・min/m3・min-1工作两上隅 面巷角 956120315411786 712391501215014160 41004 12041605100 112114118116 2103319061048100 占总涌出量 之比/工作面 5513441237123412 两上隅巷角 16162811141741111414481311105418 图3 戊-21160工作面抽出式风机安装示意 1进风平巷;2工作面;3回风平巷;4瓦斯便携仪; 图2 戊-21171工作面风量与瓦斯涌出量关系曲线 5骨架风筒;6抽出式风机;7软质风筒;8瓦斯传感器 20 第28卷第1期 煤21312 利用尾巷抽放上隅角瓦斯 炭科学技术 2000年1月 角瓦斯积聚。分析显示采空区瓦斯主要来自工作面 上部的丁5和丁4煤层垮落煤,随着顶板垮落挤压后涌出。为此,采用向顶板裂隙带超前钻进岩石钻孔,抽放高冒区裂隙带瓦斯方法进行治理。 经测定,丁6煤层开采后裂隙带的最小和最大高度分别为22、33 m。如图5、图6所示,在工作面前方每30m布置一个钻场,每个钻场使用 应用“一进两回”的偏W型通风系统处理高瓦斯工作面瓦斯问题的原理,对于局部高瓦斯带走向的综采工作面,则可采用部分尾巷形式来处理上隅角瓦斯积聚问题图4, 以减少工作面资金投入和缩短掘进准备工期 。 图4 1;3600mm柔性风筒;5辅助回风巷;联络巷;7带小门的密闭窗; 8直径800mm金属风筒;9监测探头 图5 顶板裂隙带超前钻孔抽放瓦斯 戊-21191工作面里段500m煤层瓦斯含量达 6m3/t以上,且有瓦斯动力现象,而外段1700m煤层瓦斯含量4m3/t以下。因此,平行回风巷间距8m掘进一条长600m的尾巷,间隔45m以联络巷与回风巷联通。在工作面推进到联络巷前,对联络巷密闭并关上调节窗,工作面推进至联络巷处时,打开调节窗,使漏入采空区的风流不再返回上隅角,而由联络巷到达尾巷内排出。尾巷内无电器设备,分两次进行密闭并布置FSD-218 15型对旋压抽式局部通风机作为抽放泵抽排尾巷内的瓦斯, 经由大直径高强度柔性风筒排放至总回风巷。同时,在开切眼处用JBT-52型局部通风机通过小直径风筒对对旋风机安装地点供新鲜风,保证对旋风机附近环境瓦斯浓度小于015。为安全起见,在对旋风机的吸风口、风筒中和风筒出风口分别设置瓦斯监测探头,随时监测3处瓦斯浓度不超标。经实测,工作面日产4500t时,辅助回风巷风流瓦斯浓度为1～2,抽放瓦斯量4～6m3/min占总量的40～50,里探、外探显示瓦斯浓度015～018。21313 采空区顶板裂隙带抽放瓦斯 丁-22140工作面煤层瓦斯含量一般,但上隅 图6 抽放钻孔布置 SGZ-ⅢA型钻探机布置3个钻孔,呈扇形散开, 孔径75mm,孔深60m,终孔位置距回风巷32m。 钻孔用 50mm的双抗塑料管与工作面抽放主管路接通,一次联网2个钻场6个钻孔,随工作面推进甩网和并网。经实测,单孔瓦斯流量2m3/min,系统流量316m3/min占总量的60。采用此法后,该工作面日产3000t,杜绝了上隅角瓦斯超限的现象。 作者简介 涂兴子1965-,男,高级工程师,工学硕士, 毕业于中国矿业大学,现任平顶山煤业集团有限责任公司一矿副矿长,曾在国内刊物发表文章20余篇。 收稿日期1999-06-18;责任编辑曾康生 21