金辛达煤矿11105工作面瓦斯治理技术研究.pdf

Q A 当 代 化 工 研 究 Modem Chemical Research 技术应用与研究 202 0 12 金辛达煤石广11105工作面瓦斯治理技术研究 * 王万群* 王万群 临 汾 天 平 安 全 技 术 评 价 有 限 公 司 山 西 041000 搞要搞要金辛达煤矿11105工作面在回采期间瓦斯浓度较高，存在着严峻的安全隐患。本文结合工程实际对11105工作面瓦斯浓度较高的原 因进行了总结，并在此基础上提出了相应的治理措施。现场监测结果表明在该治理措施的治理下工作面瓦斯浓度下降明显，能够满足矿井 的正常安全生产要求。 关键词关键词瓦斯浓度；治理措施；现场监测；回采期间 中图分类吾中图分类吾T 文献标识码 文献标识码 A Research on Gas Control Technology of 11105 Working Face in Jinxinda Coal Mine W ang W anqun Linfen Tianping Safety Technology uation Co. , . , L td. , . , Shanxi, 041000, 041000 Abstract The 11105 working face of Jinxinda Coal Mine has a high gas concentration during mining, which has serious potential safety hazards. This paper summarizes the causes of high gas concentration in 111 05 workingface combining with the engineering practice, and puts forward corresponding control measures on this basis. The on-site monitoring results show that under the control of the control measures, the gas concentration in the working face decreases obviously, which can meet the requirements of normal safety production in the mine. Key wordsi gas concentration; governance measureson-site monitoring； during mining 1. 工程概况 金辛达ii煤层为主采煤层，位于井田西北部，地面相 对位置是山脉，无沟壑和建筑物设施，地势较为平缓，该煤 层埋深为400m, 储量丰富，地质构造简单，为全井田稳定可 采煤层，平均厚度约为6. 2m, 整体呈一单斜构造，走向北北 东，煤层倾角约为1 2 。11105工作面沿煤层底板布置于11 煤层中，倾向长度为200m, 走向推进长度为1560m，采用走 向长壁后退式回采，综采放顶煤工艺，全部垮落法管理顶 板。在该工作面中共布置有102架支撑掩护式液压支架，日 推进速度达到了6. 4m。11煤层顶板上方7m处为10煤层，经 鉴定这两层煤层含硫量较高，属于易自燃煤层。回采期间 11105工作面瓦斯相对涌出量为0.53113/111111,绝对瓦斯涌出 量为25m3/min〜60m3/min, 上隅角瓦斯浓度达到了4以上， 回风流瓦斯浓度达到了 1.5以上，属于高瓦斯矿井，存在着 较大的安全隐患，对该工作面瓦斯的治理已迫在眉睫。 2. 111052. 11105工作面煤层瓦斯情况 ⑴11105工作面煤尽性质研究11105工作面煤尽性质研究 探究11105工作面煤层的性质，对于掌握瓦斯的涌出机 理以及制定相关治理措施具有重要意义[1],故在煤壁前方选 取合适的位置进行打钻取芯，为了尽量保证所取煤芯的完整 性，减少超前采动影响对所取煤芯造成破坏，累计取芯深度 达到了 18m, 将所取煤芯密封后带回实验室，随即对其力学参 数以及内部裂隙的分布状况展开测试。测试结果显示所采煤 层容重为1.35t/m3且以亮煤为主，呈黑色、具有玻璃光泽， 煤质较软，其中抗压强度仅为9Mpa, 抗拉强度为2.1Mpa，煤 层内部微小裂隙发育，空隙率较高具有较强的煤层透气性， 在较强的采动影响下煤层内部易发生破碎，这也为打穿层钻 孔对煤层中的瓦斯进行抽采提供了一定依据[ 2 _3]。 ⑵11105工作面瓦斯来源分析⑵11105工作面瓦斯来源分析 掌握工作面瓦斯来源是对其进行治理的前提[4],本文对 工作面的瓦斯来源进行了现场测定，监测结果显示11105工 作面的瓦斯主要来源于如下几个方面①本煤层暴露面瓦斯 释放量约占10;②采煤机割煤时瓦斯涌出量约占20;③割 煤后进行放顶时瓦斯释放量约占20④采空区瓦斯涌出量 约占40⑤10煤层瓦斯涌出量约占10。上述结果表明采 空区瓦斯涌出量接近瓦斯总涌出量的一半，而采空区丢煤现 象严重，且随着顶板的垮落，约lm厚的10煤也会不同程度 的落入采空区，因此采空区瓦斯浓度的治理对于解决11105 工作面瓦斯浓度较大的现象具有重要意义。 ⑶11105工作面瓦斯涌出特点⑶11105工作面瓦斯涌出特点 11105工作面瓦斯涌出时具有如下特点 ① 工作面上隅角瓦斯浓度经常超限，给矿井的安全生产 带来严重隐患。 ② 采空区内的瓦斯涌出量在不同的时间段内存在着明显 的差异，且在涌出过程中具有严重的不均衡性。 ③ 采空区内的瓦斯涌出量较大。 3. 11105工作面瓦斯治理措施研究3. 11105工作面瓦斯治理措施研究 11105工作面所采的11煤层与煤层顶板上方的10煤层 仅间隔7m, 随着工作面的不断向前推进，仅lm厚的10煤层 会随着采空区顶板的垮落而垮落，再加上在割煤过程中煤壁 瓦斯的大量涌出，进而造成11105工作面上隅角、回风巷瓦 斯浓度超限，采空区内瓦斯浓度较大。与此同时现有的工作 面风量不能很好的对工作面以及回风巷内的瓦斯进行排散， 也是造成上隅角以及回风巷瓦斯浓度超限的另一个重要原 因。为了保障11105工作面的正常安全生产，现采取以下措 施对工作面瓦斯浓度较大的现象进行治理。 ⑴上隅角埋管⑴上隅角埋管 通过上隅角插管来抽采采空区上隅角瓦斯，首先先用沙 袋将采空区上隅角封闭，然后再将两根钢管插入工作面上隅 角，抽采上隅角瓦斯。所选用的钢管前段带有密集小孔，尺 寸为6寸，插管距底板位置不低于2. 4m, 钢管插入沙袋后方 3m。所选用的瓦斯抽采管路为12寸，每根为6m, 管路与管路 孔号 垂高/m平距/m 倾角/。方向角/设计孔深/m 114. 140. 317.4844 2. 1 214. 14017.59042. 5 314.140.217.59642.6 414.140.817.210243.2 514.141.916.810844. 3 614.143. 416.311445. 7 714.145. 415.611947.6 具体钻孔布置如图1所示 图1 回风顺槽钻场穿层钻孔布置图 在11105工作面推进的过程中穿层钻孔可以对10煤层进 行预抽，当工作面推进到一定程度顶板发生垮落时，穿层钻 L还可以对采空区上方瓦斯进行持续的抽采，从而达到降低 采空区内部瓦斯浓度的目的。 ⑶未开釆煤层瓦斯预抽未开釆煤层瓦斯预抽 11煤层瓦斯含量较为丰富，在割煤时会有大量瓦斯涌 出，针对此现象可以在未开采煤层中打顺层钻孔来对该煤层 所赋存的瓦斯进行预抽采，该方法具有成本低、施工简单， 效率较高等优点，同时还能降低煤与瓦斯突出的风险。在对 钻孔进行布置时，若钻孔直径过大则在布置的过程中容易出 现塌孔的现象，从而堵塞钻孔，不能对煤层中的瓦斯进行有 效的抽采，若钻孔直径过小，则对煤层中瓦斯抽采的不够充 分。综合上述考虑将钻孔直径设定为90m m，钻孔深度设为 120m, 钻孔位置距巷道底板1.6m, 钻孔间距为3. 5m, 钻孔的 抽放负压设为20KPa。钻孔布置时的具体技术参数见表2。 图2 采空区、上隅角及回风巷采取措施前后 平均瓦斯浓度对比曲线 通过图中曲线可以看出，在对11105工作面瓦斯浓度治 理前，30天的监测时间里工作面、上隅角以及回风巷中的瓦 斯浓度分别达到了0.81、1.86以及0.97,三个地点的瓦 斯浓度均比较大，特别是上隅角的瓦斯浓度明显高出工作面 和回风巷中的瓦斯浓度，存在着严峻的安全隐患。采取治理 措施治理后，工作面、上隅角以及回风巷中的瓦斯浓度分别 下降至0.24、0.71以及0.44,与治理前相比分别减小了 70.4、61. 8以及54. 6 , 该工作面瓦斯浓度在治理措施下 得到了有效的控制，可以有效的保障矿井的正常安全生产。 5.结论 1 11105工作面尤其是上隅角瓦斯浓度较大，现场测 试结果表明采空区瓦斯涌出量接近总瓦斯涌出量的一半，同 时所采煤层强度偏低，内部裂隙发育，在采动影响下11煤 层和10煤层裂隙进一步增加，瓦斯涌出量加大，这是造成 11105工作面瓦斯浓度较大的主要原因。 2 针对11105工作面瓦斯浓度较大的原因，提出了相 应的治理措施，现场监测结果表明在该治理措施的治理下， 工作面、上隅角以及回风巷中的瓦斯浓度与治理前相比分别 减小了70. 4、61. 8以及54. 6 , 该治理措施对工作面瓦斯 的治理效果显著。 【 参考文献】 [1 ]程远平， 等.煤矿瓦斯防治理论与工程应用[ M].徐州 中国 矿业大学出版社,2010. [2]裴晓东.高瓦斯易自燃矿井漏风规律测试分析与研究[J]. 工业安全与环保,2015, 03 64-68. 【 作者简介】 王 万 群 （ 1 9 7 1 - , 男，山西省长治市人，工程师，临汾天平 安全技术评价有限公司；研究方向通风与安全、矿山安全评价。 2020 12__________________________技 毕开究_________________95 之间使用快速接头连接，在连接时保证接头无漏气现象，管 路距底板不小于lm。为了防止管路出现掉落，抽采管路每隔 4m便用双股8铁丝吊挂一次，在吊挂过程中保证管路处于平 直状态。抽采管路每隔200m便在管路的低洼处安设放水器， 防止管路出现积水的现象，在管路低洼处安装排渣器，定时 的对管路内部碎小煤渣进行清除。 ⑵ 回 风 顺 槽 钻 ■ 场 穿 层 钻 ■ 孔⑵ 回 风 顺 槽 钻 ■ 场 穿 层 钻 ■ 孔 在11105工作面的回风顺槽共布置11个穿层钻场，钻场 间距为50m, 每个钻场共布置钻孔7个，开孔间距为0.6m, 终 孔间距为5m, 钻孔直径为94mm, 所有钻孔均穿透10煤层顶 板0.5m, 每个钻孔距底板1.5m, 1钻场钻孔参数设计如表1 所示，其余钻场设计形式同1钻场相近。 表1 1钻孔布置参数 表2 钻孔技术参数表 施工 煤层 钻 孔 与 巷 道夹角 钻 孔 开 孔 兩 度 （m 孔 深 m 钻 孔 直 径 m m 钻孔 间 距 m 预抽时间 月 ） 11105所 采煤层 901.6120903.56 4.抽采效果分析 采取上述治理措施对11105工作面进行治理后，对其工 作面瓦斯浓度、上隅角瓦斯浓度以及回风巷瓦斯浓度进行了 为期30天的现场监测，为了更直观的对治理前后瓦斯浓度进 行对比分析，直接将30天内监测得到的数据相加并求得其平 均值，将所求得的采空区、上隅角及回风巷采取措施前后瓦 斯浓度的平均值绘制成曲线，如图2所示。