抚顺矿区瓦斯抽放技术综述.pdf

第4 期 碟扩安全2 0 0 0 年4月 技术经验. 抚顺矿区瓦斯抽放技术综述 抚顺犷务局吕国金赵万旭运宝珍 摘要抚顺矿区在多年的生产实践中， 采用多种方法治理瓦斯， 取得了 较好的 效果， 本文着重对采空区的抽放方法进行综述。 关键词采空区 抽放方法效果 1 概 、 况 抚顺矿区瓦斯抽放始于1 9 5 2 年， 几十年来 抽放总量逐年增加， 1 9 7 1 年以来一直在 1 亿 m 3 / a 以上。但进入8 0 年代后期由于掘、 抽、 采 关系失调， 预抽率和采抽比大幅度下降; 有的生 产采区预抽极不充分， 甚至根本没有进行预抽， 给开采过程中的瓦斯治理造成了极大的困难。 基于深部煤层变缓和地质构造复杂等原 因， 过去一直沿用的炮采“ v ,， 型倾斜长壁水砂 充填采煤法已 不再适用。1 9 8 8 年 1 0 月开始进 行了放顶煤综采， 至1 9 9 9 年9 月先后开采结束 了4 3 个综放面 其中阶段煤柱2 7 个、 半原生煤 体7 个、 原生煤体9 个 。目 前正在开采的4 个 综放面皆为原生煤体。单个采面的瓦斯涌出量 达6 0 一8 0 m 3 / m i n ， 有的高达 1 5 0 m 3 / m i n以 上; 加上煤层发火期短采空区发火危险程度增 大等不利因素， 给分层综放的瓦斯治理带来很 大困难。对此， 我们进行了较长时间的实验研 究， 摸索出了采取不同方法对采空区实施高强 度开放式抽放为主治理瓦斯技术的一些作法和 管理措施， 收到了较好效果。 2 综放面采空区抽放瓦斯方法和效果综述 1 引巷抽放法。在回顺与开切眼交汇处 掘瓦斯巷 引巷 并接设瓦斯管路进行抽放 如 图1 所示 ， 老虎台矿5 4 0 0 1 综放面即用此方法 抽放采空区瓦斯。该面是井田东翼北平煤， 煤 平均厚度5 8 . 1 5 m， 最厚9 0 m， 共划分为7 个分 图1 5 4 0 0 1 综放面引巷抽放示意 层开采， 该面为第一阶段一 5 4 0 m水平以上的 第一分层综放面。该面平均采厚1 6 . 2 m ， 面长 8 4 m ， 走向长5 5 0 m ， 设计产量1 8 0 0 t / d 。该面 及其四周均为未采动的原生煤体， 也未能进行 预抽瓦斯。在该面形成通风系统和安装机架的 同时， 于引巷内接设两趟分别为0 4 2 6 m m和 0 3 2 5 m m的瓦斯管， 管口接至引巷与采空区 开切眼 交汇处的顶板， 并用木垛、 铁丝网加以 保护。在引巷中充填砂墙和构筑永久密闭及装 设附属装置， 构成该面抽放系统。 该面于1 9 9 5 年2月1日 正式开采至1 2 月 末结束， 生产原煤6 1 万t ， 瓦斯涌出2 3 4 9 . 1 万 m 3 平均涌出量为4 8 . 8 4 m 3 / m i n ， 利用引巷从 采空区抽出 2 2 0 1万 m 3 瓦斯， 抽出率 9 3 . 6 9 ， 平均抽出量为4 5 . 7 6 m ; / m i n , 最高为6 7 6 1 m 3 / m i n ， 抽放浓度平均为6 7 . 3 9 0 , 最高为 2 7 第 4 期 碟扩安全2 0 0 0年 4月 7 9 . 7 。推进距离达5 1 1 . 9 m ， 回顺瓦斯浓度 一般只在0 . 4 5 左右。 2 注浆道抽放法。在平行于回 顺外侧2 0 m用于采空区注浆防火的专用巷道 注浆道 内， 向采空区打钻抽放瓦斯。龙风矿7 4 0 2 -W 综放面是北翼一 5 3 0 m至一4 8 0 m区段第一分 层的原生煤体综放面， 面长1 4 5 m ， 采厚7 一2 5 m ， 平均1 3 . 4 2 m ， 走向长3 7 5 m 。采前预抽率 8 . 6 6 。该面于 1 9 年2月投产 1 2月结束， 推进3 4 8 . 3 m ， 产煤6 3 . 6 9 万t 。随着采面的推 进， 在注浆道内每隔1 5 -2 0 m掘一钻场向采空 区上方 1 0 0 - - 4 5 0 布置扇形钻孔1 0 一1 2 个 孔 径1 0 8 m m ， 以1 0 8 m m套管护孔 抽放采空区 瓦斯， 共抽出2 1 1 2 万 m 3 ， 抽放率为9 2 ， 最高 达9 5 . 7 6 ， 抽放量4 3 . 7 8 m 3 / m i n ， 最高为6 6 3 4 m 3 / m i n . 3 钻场抽放法。在回风顺槽内侧或外侧 设钻场向采空区打钻抽放瓦斯。龙凤矿5 7 0 1 和老虎台矿5 8 0 0 3 综放面即利用钻场法抽放采 空区瓦斯。其中5 7 0 1 为阶段煤柱综放面， 面长 4 8 m， 推进5 3 8 m , 1 9 8 9 年 1 0月开采至1 9 9 2 年 1 0 月。由于阶段煤柱 厚6m 上下均已开采， 煤柱内大量瓦斯也己释放， 开采中涌出量较小。 该面涌出瓦斯量5 8 6 万m 3 相对量仅为 1 1 . 2 2 衬八 ， 抽放量2 5 3 万m 3 ， 抽放率为4 3 . 2 1 ; 5 8 0 0 3 为半原生煤体综放面， 瓦斯涌出量略高 于阶段煤柱 相对量2 9 . 0 6 m 3 八 。采空区抽放 瓦斯量为6 5 7 . 5 万耐， 抽放率4 9 . 2 2 。 4 埋管抽放法。此法较为简单。即在回 风顺槽接设1 趟0 1 0 8 m m的管路并埋设在采 空区内进行瓦斯抽放。这种方法多用于瓦斯涌 出量较小的阶段煤柱综放面。如老虎台矿开采 结束的5 4 0 0 4 等 1 0 多个煤柱综放面 采面长度 一般在4 0 一 8 0 m ， 推进 1 5 0 一3 0 0 m 都是采用 这种方法进行间断式抽放 回风瓦斯浓度不高 时不抽 ， 抽放率可达7 6 . 7 5 ， 收到较好效果。 5 顶煤道抽放法。沿采面走向靠近回顺 内侧8 m左右、 距工作面顶板上方8 一1 0 m掘 1 条平行于两顺槽的专用巷道 顶煤瓦斯道 与 采空区相通， 并对顶煤瓦斯道外端用河砂充填 2 8 封闭和接设穿堂管路， 对采空区瓦斯进行抽放。 顶煤瓦斯道可以一次形成， 也可以分段 期 形 成 如图2 所示 。 运翰展枯 一 一 创一 声 奋 ;鸳 , t} 巍褚 乏拼一 刃a- 了 不3二曰已. 二 月公 援 ， 之纭} - 已 人 二 日 权三 廿 分 级蜓滋人J 黔燕 P I 风顺核 图2 顶煤道抽放系统示意 龙凤矿7 4 0 3 一 W综放面为原生煤体首分 层综放面， 面长 1 0 9 m， 走向3 7 7 m， 分层采厚 1 4 m ， 仰采。采前瓦斯预抽率9 . 0 1 。该面自 1 9 9 8 年4月2 2日开采到 1 9 9 9 年 5月末推进 1 7 7 . 5 m ， 先后掘出 5 段顶煤瓦斯道 计 1 9 0 m } ， 抽出瓦斯量9 7 4 万 m 3 ， 平均抽放率达到了 6 8 . 7 7 ， 最高达 8 1 . 2 1 。尤其在采面推进3 0 m之前， 抽放率达到 4 2 . 8 ， 为减轻开采初期 的通风负担起到了关键作用。 6 顶煤道与埋管联合抽放法。老虎台矿 6 3 0 0 6 - I I 综放面位于矿井一 6 3 0 m水平的中 部， 为原生煤体首分层综放面。工作面长度9 1 m ， 走向长 2 7 0 m ， 采放高 1 3 m ， 采前没有进行 瓦 斯预抽， 只在掘进过程中“ 边抽” 2 . 5 1 万m 3 瓦斯， 抽放率仅为2 . 8 5 。该面抽放系统如图 3 所示 。即开采前在开切眼_ _卜 端理设1 趟 图3 6 3 0 0 6 一H 综放面抽放系统示意 D 2 5 0 m m的瓦斯管， 并对管口保护， 代替引巷 抽放采空区瓦斯。随着采面推进和瓦斯涌出量 的增加， 在距开切眼 1 2 0 m位置又埋设了一趟 4 2 5 0 m m的瓦斯管路。同时， 在工作面前方先 后掘出5 段顶煤瓦斯道， 每段 4 0 m左右， 有效 第 4 期 碟 扩安全 2 0 0 0 年 4月 地解决了工作面4 0 架以上风流瓦斯超限问题。 该面于1 9 9 7 年8 月1 0日 开采至1 9 9 8 年4 月5 日 结束， 涌出瓦斯量2 2 8 3 . 2 8 万m 3 ， 其中抽放 量为1 8 9 6 . 5 5 万 衬， 占涌出总量的8 3 . 0 6 , 平均抽出量5 5 . 1 0 m 3 / m i n ， 最高为8 1 . 8 7 m 3 / m i n 。 在抽放量中， ‘由 埋管抽出1 6 1 4 . 7 万I n 3 , 占8 5 . 1 4 ; 由 顶煤瓦斯道抽放2 8 1 . 8 2 万m 3 占 1 4 . 8 6 。该面平均相对瓦斯量为 4 9 . 3 6 m 3 / t ， 平均绝对涌出量为6 6 . 3 4 m 3 / m i n ， 最高 达9 2 . 9 7 m 3 / m i n o 综观该面瓦斯涌出及其治理过程， 初期， 尤 其是采面推进前2 0 m ， 由于采空区抽放尚未充 分发挥作用， 6 3 的瓦斯是由 通风排出的， 抽放 量只占3 7 ， 故保证采面风量是解决开采初期 瓦斯涌出的主要手段， 应采取不放顶加快进度 和“ 以风定产” 等措施。 7 引巷、 顶煤道和埋管联合抽放法。老虎 台矿 7 8 0 0 1 一I 综放面位于井田西部 一8 8 0 m 水平首采区。东西走向1 3 4 2 m ， 煤厚6 0 -7 8 m， 平均 7 2 m 。首先开采的上段标高为一7 8 0 一一 6 8 0 m ， 沿走向划分为4 个区段， 7 8 0 0 一I 为东一区段的首分层综放面， 采面倾斜长度 1 8 0 m ， 走向2 7 0 m ， 俯采， 采厚 1 5 m 。该面及 周围均为未采动的原生煤体， 且未充分预抽瓦 斯， 采前预测瓦斯涌出量较大， 最高将达到1 5 0 m 3 / m i n 以上， 故此采用联合抽放方法。该方法 布置3 套抽放系统。①引巷抽放系统。将一 6 8 0 m安装道作为抽放瓦斯引巷。首先分别在 开切眼上隅角埋设1 趟D 4 2 6 m m管路， 在安装 道与回顺交汇处埋 1 趟 4 3 2 5 m m管路; 其次， 考虑到采面较长 1 8 0 m ， 为加大抽放作用范 围， 又在开切眼中间距回顺9 0 m处增设了1 趟 D 2 1 9 m m管路。上述3 趟管路对接后引至- 6 8 0 m流水巷与主干管路相联， 并在抽放引巷安 装道充填河砂密闭， 外设料石密闭， 从而形成了 引巷抽放系统。②顶煤瓦斯道抽放系统。在平 行于回顺距其内测 3 0 m和6 0 m 、 距工作面顶 板 1 0 m位置掘 2条顶煤瓦斯道各长 5 0 m， 外 端充填砂门封闭， 内设 4 3 2 5 m m穿堂管， 沿回 顺接至主干管路， 形成抽放系统。随采面推进， 在两条顶煤道失去作用之前， 掘出中间顶煤瓦 斯道并形成抽放系统， 接续抽放。③顺槽埋管 抽放系统。当采面推进3 0 m时， 在架后距回 顺 1 2 0 m设管口， . 接 0 1 5 9 m m瓦斯管， 经回顺至 回风煤门， 与一 7 3 0 m流水巷干管相联。 该面自1 9 9 8 年6月1 8日投产至1 9 9 9 年9 月末结束， 推进2 7 5 . 5 5 m ， 生产原煤 1 0 4 . 4 8 万 t ， 最高月产 1 1万 t 。涌出瓦斯量 8 0 9 1 . 4万 m 3 ， 平均涌出量为 1 1 9 . 5 5 m 3 / m i n ， 最高达 1 6 9 . 4 2 m 3 / m i n ， 平均相对涌出量7 7 . 4 5 m 3 八。 抽出瓦斯量6 7 8 6 . 4 9 万 m 3 ， 占总瓦斯涌出量 的8 3 . 8 7 ， 平均抽放量为1 0 0 . 2 7 m 3 / m i n ， 最 高达 1 4 6 . 3 8 m 3 / m i n . 在综放开采初期的瓦斯治理过程中， 顶煤 瓦斯道抽放系统起到了不可代替的作用， 虽然 抽放量并不大 只占总涌出量的9 - - 2 5 ， 但 较引巷提前发挥了作用， 大大地减轻了开采初 期的通风负担。而引巷抽放在整个开采过程中 起到了决定性作用， 采面涌出总量的7 3 是由 引巷抽出的。当工作面推进2 0 m左右时， 引巷 抽放效果才开始显现， 抽放量和占抽放总量的 比例逐渐增加。到开采结束， 通过引巷抽出的 瓦斯量为5 8 6 8 . 1 3 万m 3m， 占抽放量的8 6 . 4 7 最高9 7 . 1 8 ， 平均抽放量8 9 . 1 7 m 3 / m i n ， 最 高达1 3 0 . 6 4 m 3 / m in a 回顺埋管抽放为防止工作面瓦斯超限和上 隅角瓦斯积聚起到了良好的作用， 在引巷抽放 达到峰值后逐渐下降的过程中， 埋管抽放量逐 渐上升， 起到了辅助引巷抽放的作用。 作者简介吕国 金， 男 , 1 9 6 4 年生， 1 9 8 2 年毕业于 抚顺煤炭工业学院， 工程师， 现任抚顺矿务局安监局局 长兼副总工程师， 通风处处长， 发表论文多篇。地址 Q宁省抚顺市; ,b } 编 1 1 3 0 0 8 0 收稿日 期2 0 0 0 - 0 1 - 0 9 ; 责任编拼齐秀昆