王坡煤矿3310综放面瓦斯综合治理技术.pdf

ＳｅｒｉａｌＮｏ．６１５Ｊｕｌｙ２０２０现代矿业ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ总第６１５期２０２０年７月第７期王璐（１９８７），男，助理工程师，０４８０２１山西省晋城市。王坡煤矿３３１０综放面瓦斯综合治理技术王璐（山西天地王坡煤业有限公司）摘要为保证王坡煤矿３３１０综放面回采时期安全开采，防止瓦斯超限，结合工作面瓦斯赋存概况，采用“ 卸压带抽采＋上隅角插管＋横川埋管抽采” 的模式治理瓦斯，对瓦斯综合治理进行方案设计。结果表明，综合治理瓦斯后，工作面回采期间相对涌出量２２．３６ｍ３／ｔ，上隅角没有出现瓦斯超限，治理模式满足矿井安全生产要求，提高了安全开采的可靠性。关键词综放工作面瓦斯抽采治理模式ＤＯＩ１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４  ６０８２．２０２０．０７．０８１王坡矿３３１０综放工作面位于三采区４条集中巷南侧，该面垂直于集中主运巷向南布置，停采线为南集中回风巷往南２４５ｍ，停采线以里走向长度１９９６ｍ，开切眼长度１８０ｍ。工作面地层走向南北，倾向东西，平均倾角３，局部最大倾角６。所采煤层平均厚度５．５ｍ，煤层结构简单；煤层顶板为黑色泥岩，有时含粉砂岩或变为砂质泥岩；底板为粉砂质泥岩或泥岩。工作面煤层瓦斯含量为６．４６～１５．６２ｍ３／ｔ，工作面瓦斯预抽基本达标，但由于是综采放顶煤回采工艺，还有邻近薄煤层和周围实体煤影响，卸压抽采和采空区抽采依然是回采时期的瓦斯治理工作重点［１  ２］。因此，采用综合治理技术对瓦斯进行抽放，来保证安全生产。１瓦斯治理方案１．１瓦斯治理模式３３１０综放工作面的瓦斯治理模式的核心是在预抽达标的情况下利用边界回风巷使用“ 卸压带抽采＋上隅角插管＋横川埋管抽采” 治理瓦斯［３  ４］，瓦斯抽采示意图如图１所示。３３１０综放工作面采用完全Ｕ通风方式，把与图１３３１０瓦斯抽采３３１０回风巷平行的３３０８运输巷（先作为３３１０的专用抽采巷）与采区边界回风巷连接，每隔６０ｍ从专用抽采巷道用联络巷（横川）与３３１０回风巷贯通，或者每隔５～１０ｍ用大直径钻孔与３３１０回风巷贯通。３３１０工作面推进回采后，３３０８运输巷专用抽采巷道通过横川（或者大直径钻孔）与３３１０采空区连通，形成新系统。每个横川（或者大直径钻孔）内安装一趟  ４２６ｍｍ瓦斯抽采管路，一端与瓦斯抽采巷道的  ６３０ｍｍ瓦斯抽采管路相连，另一端铺向３３１０采空区。随着回采面推进，对不断变化的采空区密闭埋管和上隅角插管进行动态瓦斯抽采。１．２采空区瓦斯抽采采取横川（或者大直径钻孔）埋管、上隅角插管抽采采空区瓦斯抽采。通过抽采负压作用，改变工作面后方采空区瓦斯流场，大幅度减少采空区向工作面瓦斯涌出，有效防止上隅角及回风巷瓦斯超限的问题。首先将距工作面最近的横川（或距回采工作面约６０ｍ处大直径钻孔）预埋的  ４２６ｍｍ抽采管路与３３０８运输巷的  ６３０ｍｍ抽采支管对接，对接时使用４５２  ４２６ｍｍ抽采软管和  ４２６ｍｍ短节进行连接。随着工作面推进，连接点（工作面以南）的抽采采空区范围将不断增加，根据观察统计分析，距工作面往南６０～２００ｍ范围需要保持正常抽采状态，即工作面往南６０ｍ范围开始与采空区相连的横川（或者大直径钻孔）必须保持至少３个处于正常抽采状态。如果瓦斯抽采浓度小于５％时，可适当降低横川（或者大直径钻孔）抽采混合流量，一般地，依次由北向南对瓦斯抽采浓度小于５％的横川（或者大直径钻孔）降低抽采混合流量或者关闭。１．３上隅角瓦斯抽采高浓度的采空区瓦斯虽然被抽采，但由于工作面采空区漏风风流影响，工作面上隅角仍然出现高于工作面和回风巷的瓦斯浓度，采用插管抽采上隅角的瓦斯。从３３１０回风巷距工作面最近的横川口（或距回采工作面约６０ｍ处大直径钻孔）  ４２６ｍｍ管路未端向上隅角安装一趟  ４２６ｍｍ抽放软管并插入上隅角综采支架后２～３ｍ，插入管路距离巷道底板１．５～２ｍ。随着工作面回采推进，在上隅角位置每间隔４ｍ采用编织袋装沫煤压实后堆叠一堵厚度不小于１．５ｍ的密闭墙，密闭完成后用风筒布覆盖，四周用化学密闭喷严，保证能完全与采空区隔断。同时在３３０８运输巷将对应横川（或大直径钻孔）的  ４２６ｍｍ抽放管路与  ６３０ｍｍ瓦斯抽放管路连接，对接时使用  ４２６ｍｍ抽放软管和  ４２６ｍｍ短节进行连接，如此完成上隅角插管抽采。如果周期来压或者瓦斯涌出异常利用，要加强上隅角插管抽采。１．４卸压区域瓦斯抽采虽然３３１０工作面预抽瓦斯达标，但事实上还存在着抽采空白带和抽采薄弱带，采取抽采工作面煤壁前方卸压区域的瓦斯消除这个问题。经观察，３３１０工作面煤壁前方卸压区域一般在工作面煤壁前方３～６０ｍ。在这个卸压区域，煤层透气性呈现上千倍的增长，非常有利于瓦斯抽采。通过工作面２个巷道  ３７７ｍｍ（或  ４５７ｍｍ）预抽瓦斯管路最未端堵盘上预留的２个  ８０ｍｍ短接，向工作面方向安装２趟  ７６ｍｍ煤矿井下抽放瓦斯用橡胶连接软管（以下简称“  ７６ｍｍ抽放软管” ），与卸压区域的抽放钻孔（距工作面５～６０ｍ范围钻孔）分别间隔连接进行抽放，钻孔与２趟  ７６ｍｍ抽放软管要平均连接。距工作面５ｍ范围内的钻孔不抽后，要及时拆除并封堵严实。２瓦斯治理效果分析３３１０工作面于２０１８年１０月份开始回采，为了分析工作面瓦斯治理效果，统计了回采期间每月的瓦斯涌出情况，见表１。表１３３０１工作面瓦斯涌出统计时间风量／（ｍ３／ｍｉｎ）边界巷瓦斯量／（ｍ３／ｍｉｎ）风排瓦斯量／（ｍ３／ｍｉｎ）抽采瓦斯量／（ｍ３／ｍｉｎ）瓦斯涌出量／（ｍ３／ｍｉｎ）相对涌出量／（ｍ３／ｔ）２０１８  １０３１６１０．００１１．３８１４．３５２５．７３１５．１８２０１８  １１３１８３９．０１１９．７８１３．４９３３．２７１４．１６２０１８  １２３３１５１１．１６１９．５２９．５９２９．１１４６．６７２０１９  ０１２５０６１５．０５２４．６８９．２８３３．９６１９．８８２０１９  ０２２７９１８．１２１９．８４１３．７８３３．６２３０．００２０１９  ０３２１６２１０．４９１７．１０１４．９２３２．０２１８．５０２０１９  ０４２０２８６．８５１３．９５９．８９２３．８４３１．７８２０１９  ０５２４９０２０．７６３０．６８１０．２５４０．９３２５．２７２０１９  ０６２３２１１３．９７２５．３９１１．６２３７．０１１０．５４２０１９  ０７２０８９７．７８１５．４７９．６５２５．１２１７．５２２０１９  ０８２２４４６．６０１７．０６１５．４５３２．５１１０．８１２０１９  ０９２４１３１６．８６３０．００１５．８２４５．８２９．７１２０１９  １０２５３１２０．７８３０．６２１６．７８４７．４０１４．３９由表１可知，３３１０工作面回采期间（２０１８  １０２０１９  １０）整个工作面总瓦斯涌出量为２５．１２～４７．４０ｍ３／ｍｉｎ，相对涌出量２２．３６ｍ３／ｔ。从数据看出，瓦斯涌出相对平稳，波动范围较小，有利于瓦斯治理。边界巷通过的瓦斯量在６．６０～２０．７８ｍ３／ｍｉｎ，变化幅度３倍左右，变化幅度较大。相反，对采空区抽采影响就较大。（１）采空区瓦斯抽采分析（图２）。图２采空区抽采量随时间（采空区范围）变化曲线由图２可知，３３１０工作面通过横川或者大直径钻孔抽采采空区的瓦斯的浓度比较高，混合量为１５６～２１２ｍ３／ｍｉｎ，抽采纯瓦斯量为５．６１～１５．３４ｍ３／ｍｉｎ，平均９．８９ｍ３／ｍｉｎ。由于混合量较低，所以抽采纯瓦斯量比较低。但随着采空区面积变大，采空区抽采量逐渐增加。（２）工作面煤体卸压瓦斯抽采分析。从王坡煤矿抽采月报统计出，３３１０工作面前方煤体卸压抽采的浓度在８．４％～１２．３％，混合量为１４～５３ｍ３／ｍｉｎ，抽采纯瓦斯量为１．４４～６．６４ｍ３／ｍｉｎ，平均２．７９ｍ３／ｍｉｎ，抽采量不高，主要原因是混合量较低。但是随着时间变化，回采工作面向前推进，卸压煤体抽采５５２王璐王坡煤矿３３１０综放面瓦斯综合治理技术２０２０年７月第７期瓦斯浓度开始变低，而抽采纯瓦斯量下降更快，说明煤体瓦斯放散初速度大，放散快，煤体透气性也较好。工作面前方煤体卸压瓦斯抽采情况如图３所示。图３工作面前方煤体卸压瓦斯抽采情况但从抽采队的实际调查得出３３１０工作面前方煤体卸压抽采的浓度在１％～３％，抽采负压为１３～１５ｋＰａ，混合量为４～５ｍ３／ｍｉｎ，抽采纯瓦斯量为０．０５～０．１３ｍ３／ｍｉｎ，平均０．０９ｍ３／ｍｉｎ，纯抽采量很低，主要原因是混合量很低，现场用２根  ７５ｍｍ接抽抽采钻孔，管路断面很小；另外用于卸压抽采的负压过高，抽采浓度就变低。（３）上隅角插管抽采分析。矿井没有对３３１０工作面上隅角插管抽采测试记录的数据。经询问现场人员得到３３１０工作面上隅角插管抽采的浓度在０  ６％～１  ２％，混合量为５６～６２ｍ３／ｍｉｎ，抽采纯瓦斯量为０  ３７～０  ７１ｍ３／ｍｉｎ，平均０  ５３ｍ３／ｍｉｎ，上隅角插管抽采瓦斯量比较低。这说明横川或者大直径钻孔抽采采空区瓦斯效果较好。３结语３３１０综放工作面回采期间抽放效果较好，上隅角也没有出现瓦斯超限，工作面完全Ｕ通风方式情况下利用边界回风巷使用“ 卸压带抽采＋上隅角插管＋横川埋管抽采” 模式治理瓦斯，适合王坡煤矿瓦斯治理要求，瓦斯抽采系统能力提高，增加安全可靠性，瓦斯治理模式满足矿井安全生产需求。参考文献［１］李朝军，吴小刚．崔木煤矿井下瓦斯抽采技术研究［Ｊ］．煤炭工程，２０１３（Ｓ１）５５  ５７．［２］刘云峰，张巨峰，谢亚东，等．高位钻孔采空区瓦斯抽采与洒浆防灭火技术实践［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１３（４）５３  ５６．［３］王凯，郑吉玉，夏威，等．工作面采动煤体卸压增透效应研究与应用［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１４（５）６５  ７０．［４］薛德平，赵杰，范德兴．低透气性煤层瓦斯综合治理技术实践［Ｊ］．矿业安全与环保，２０１３（１）８１  ８４．（收稿日期２０２０  ０４  ０８櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第２１１页）可形成板结的抑尘路面，最终达到长时间抑尘的效果。（３）本抑尘剂可应用在铁矿、煤矿、石灰石等不同类型露天矿山运输路面，抑尘效率最高可达９８  ３％、抑尘周期最长可达８ｄ。（４）与传统洒水抑尘方法相比，本抑尘剂节水效果明显，经济效益显著，具有一定的推广应用前景。参考文献［１］杜翠凤，蔡嗣经，蒋仲安．ＹＣＨ抑尘剂抑制露天矿路面扬尘的实验研究［Ｊ］．北京科技大学学报，２００７（Ｓ２）４５  ４８．［２］毕见丰．大气粉尘对工程机械发动机的磨损和动力性的影响［Ｊ］．科技创新导报，２００８（８）１２４  １２５．［３］徐海栋，张雷波，尹立峰，等．化学抑尘剂的研究现状及进展评价［Ｊ］．天津科技，２０１５（６）１２  １５．［４］邓兵杰，谭卓英，李季阳，等．复合型抑尘剂配方试验研究［Ｊ］．现代矿业，２０１４（３）８７  ９１．［５］杜翠凤，王远，卢俊杰，等．吸湿型路面抑尘剂配方研制及工业试验［Ｊ］．东北大学学报自然科学版，２０１５（３６）８８１  ８８３．［６］艾封年．复合型抑尘剂在城市道路的性能表征及其应用研究［Ｄ］．兰州兰州交通大学，２０１８．（收稿日期２０２０  ０５  ０８櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄）（上接第２５３页）识，包括管理、经济、技术和机械结构等学科，要做好煤炭机电设备的维修工作，需要多学科合作和讨论。很长时间煤炭生产的设备更新换代一直处于低速发展阶段，但随着我国现阶段的工业技术发展和国外先进技术的引进，煤矿机电设备会不断地优化改良，有必要与时俱进的通过先进的维修方法来适应它们。参考文献［１］张毅．煤矿机电设备故障及维修策略分析［Ｊ］．能源与节能，２０１４（５）２８  ３０．［２］尚志伟．浅谈煤矿机电设备故障及维修策略［Ｊ］．技术与市场，２０１４，２１（５）１６６，１６８．［３］张峰，刘珍．浅谈煤矿中机电设备的故障分析及维修技术［Ｊ］．科技资讯，２０１４，１２（１３）１０３，１０６．［４］张志飙．煤矿机电设备故障分析及检修策略［Ｊ］．中国新技术新产品，２０１３（２４）１０９．［５］王强．煤矿机电设备常见故障分析及维修［Ｊ］．科技信息，２０１２，３４４０９．（收稿日期２０２０  ０４  ０８）６５２总第６１５期现代矿业２０２０年７月第７期

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