朱勇鋼
摘要:分析綜采工作面上隅角瓦斯運移規(guī)律,針對性地采取了本煤層預(yù)抽、高位鉆場裂隙帶抽采、埋管抽采等方法抽采瓦斯;留設(shè)尾巷通風(fēng)、布置低位瓦斯排放巷、均壓平衡法等方法風(fēng)排瓦斯相結(jié)合的方式治理上隅角瓦斯,有效地控制了瓦斯預(yù)警,杜絕了瓦斯超限。
關(guān)鍵詞:瓦斯治理 ?上隅角 ?瓦斯預(yù)警 ?抽采
五陽煤礦是山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司所屬的一座大型現(xiàn)代化礦井,位于潞安礦區(qū)北東部邊緣,隸屬長治市襄垣縣轄區(qū)。井田南北長約13km,東西寬約10 km,面積約為78.3649km2。所采煤層為二疊系下統(tǒng)山西組中下部的3#煤層。該區(qū)域3#煤層厚度3.75-7.6m,平均厚度6.13m,賦存穩(wěn)定,屬高瓦斯礦井。
7603綜采工作面位于該礦井田西南部,76采區(qū)南部,處于南豐回風(fēng)井通風(fēng)系統(tǒng)末端,工作面平均該工作面運、回兩行均沿頂板布置,采回采方式為低位放頂煤;通風(fēng)方式采用“U+I”一進兩回的方式,即運輸巷進風(fēng),回風(fēng)巷和巖石瓦斯排放巷回風(fēng)。工作面實際配風(fēng)2100m3/min,已達(dá)到通風(fēng)系統(tǒng)配風(fēng)上限;正?;夭蓵r日產(chǎn)量4000噸,預(yù)計平均絕對瓦斯涌出量為20m3/min;正?;夭蓵r,因受頂板來壓影響,預(yù)測上隅角會頻繁出現(xiàn)瓦斯預(yù)警,將嚴(yán)重制約該工作面正?;夭伞H绾晤A(yù)防上隅角瓦斯預(yù)警,已成為該工作面實現(xiàn)高產(chǎn)高效的關(guān)鍵。
1 上隅角瓦斯運移規(guī)律分析
1.1 瓦斯擴散方式分析。在正常通風(fēng)條件下,綜采工作面上隅角的瓦斯在空氣中擴散有以下幾種形式:①瓦斯分子自由擴散。②瓦斯對流運移。③空氣無規(guī)則紊流脈動引起的瓦斯紊流擴散。④瓦斯彌撒。⑤瓦斯的驅(qū)替運移。
1.2 低位放頂煤綜采工作面瓦斯成分分析。根據(jù)五陽煤礦7603工作面地質(zhì)報告及回采期間瓦斯涌出量現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明,其工作面風(fēng)流中的瓦斯來源主要由3部分組成,分別是①工作面落煤及暴露面瓦斯涌出;②采空區(qū)留煤瓦斯涌出;③頂板裂隙帶瓦斯涌出。這3部分分別占瓦斯總量的25-30%,45-50%,20-25%。
1.3 U型通風(fēng)方式介紹。綜采工作面采用U型通風(fēng)時,上隅角因受落煤瓦斯和采空區(qū)涌出瓦斯的雙重影響,加之通風(fēng)不暢,瓦斯預(yù)警甚至超限已成為必然。實踐證明,通過增加工作面配風(fēng)量來解決上隅角瓦斯問題收效甚微。
2 上隅角瓦斯治理技術(shù)
通過實踐對比,并進行優(yōu)化篩選,最終確定以“抽采為主、風(fēng)排為輔”的瓦斯治理手段。首先加強抽采,降低本煤層瓦斯含量、采空區(qū)瓦斯?jié)舛群透唔斄严稁咚節(jié)舛?,從根本上降低工作面瓦斯涌出量,降低上隅角瓦斯預(yù)警風(fēng)險;同時加強通風(fēng)瓦斯管理,通過布置低位瓦斯排放巷、留設(shè)尾巷通風(fēng)、均壓平衡法等方法,改變采空區(qū)流場,控制上隅角瓦斯?jié)舛龋瑥默F(xiàn)場管控上嚴(yán)格執(zhí)行“控制瓦斯預(yù)警,杜絕瓦斯超限”的理念。
2.1 綜采工作面瓦斯抽采技術(shù)。為了從根本上治理綜采工作面上隅角瓦斯預(yù)警,在7603綜采工作面采用以“本煤層預(yù)抽為主、多種手段相結(jié)合”的方式,提高抽采效果。共計采用了本煤層預(yù)抽、高位鉆場打設(shè)頂板裂隙帶鉆孔抽采、上隅角埋管抽采上隅角瓦斯的手段,降低工作面整體瓦斯?jié)舛龋瑢⒏邼舛韧咚古c作業(yè)人員分離,改善了作業(yè)環(huán)境,提高本質(zhì)安全性能。
2.2 瓦斯排放巷。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示,結(jié)合五陽煤礦地質(zhì)、瓦斯賦存條件,專用瓦斯排放巷布置在煤層頂板,有利于采空區(qū)瓦斯治理。故在7603工作面距回風(fēng)巷水平15米、距煤層頂板5米布置一條斷面為矩形,面積為6.76m2(2.6m×2.6m),支護形式為錨網(wǎng)支護的內(nèi)錯巖石瓦斯排放巷,貫穿整個工作面,與切眼采用垂直貫通,巷口建筑調(diào)節(jié)風(fēng)門以控制巷道風(fēng)量,確保瓦排巷風(fēng)量在可控范圍內(nèi),并制定專項管理措施,通過加強頂板管理、加強放煤管理、控制風(fēng)量、密切關(guān)注瓦斯?jié)舛茸兓闆r等,來控制上隅角瓦斯?jié)舛?,確保通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。
2.3 留設(shè)尾巷。因7603工作面回風(fēng)巷與76采區(qū)的放水巷溝通,具備變Y型通風(fēng)條件,且避免了增掘?qū)S没仫L(fēng)巷,故采取在回風(fēng)巷里段打設(shè)2道永久調(diào)節(jié)風(fēng)門,控制尾巷通風(fēng)量;回采期間緊跟支架后尾梁、緊貼采空區(qū)矸石用厚度為150mm的方木打設(shè)1.5m×1.5m的木垛,木垛間距為1m,加強采空區(qū)回風(fēng)巷支護,盡量保證尾巷通風(fēng)斷面,改造工作面通風(fēng)方法、改變上隅角流場來控制上隅角瓦斯?jié)舛龋唧w情況見圖1:
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圖1 ?綜采工作面變Y型通風(fēng)時風(fēng)流流場及瓦斯運移方向
2.4 均壓法治理綜采工作面瓦斯。工作面回采期間瓦斯測定數(shù)據(jù)顯示,采空區(qū)涌出瓦斯量占總量的45-50%,其中90%以上均由采空區(qū)漏風(fēng)從上隅角帶出,且根據(jù)采空區(qū)涌出瓦斯受頂板垮落、周期來壓等因素影響,有周期變化性和突發(fā)性,控制難度較大。由此可見,控制好采空區(qū)瓦斯流向,不僅能有效地控制工作面整體瓦斯涌出量,更能使上隅角瓦斯?jié)舛炔▌臃群皖l率大幅降低,從而更好地控制瓦斯預(yù)警和超限。
根據(jù)7603工作面自身地理位置、煤層賦存條件、巷道布置特征等,制定了通過控制回風(fēng)巷風(fēng)量、增加尾巷和瓦排巷配風(fēng),進而改變上隅角風(fēng)流方向、平衡采空區(qū)負(fù)壓的方法,最終達(dá)到采空區(qū)瓦斯流向尾巷或保留在采空區(qū)內(nèi)部,降低工作面回風(fēng)流和上隅角瓦斯?jié)舛鹊哪康?,調(diào)整前后風(fēng)量、瓦斯數(shù)據(jù)見表1:
3 現(xiàn)場管理
3.1 停機管理,即機組在瓦排巷至回風(fēng)巷間割煤時、放頂時、掐管時、打設(shè)木垛時,停止割煤,待作業(yè)完畢恢復(fù)正常后方可作業(yè)。
3.2 控制割煤速度,1-85架間割煤速度不得大于2m/min,85-100架間割煤速度不得大于1.5m/min,確保割煤時盡可能勻速割煤。
3.3 加強頂板維護,割煤期間,頂板破碎時必須及時移架,升起防片幫板,架間縫隙大于200mm時,必須及時打開側(cè)護板。
3.4 嚴(yán)格執(zhí)行放煤管理制度,在瓦排巷正下方前后3架放煤過程中,必須見矸,并將碎矸石放盡,保證瓦排巷通風(fēng)效果。
3.5 加強巷道維護,每旬安排專人檢查瓦排巷巷道支護情況,并測定巷道風(fēng)量,發(fā)現(xiàn)異常,及時組織人員加強支護。
3.6 加強瓦斯涌出量分析,制定瓦斯曲線分析制度,安排專人每天分析該工作面各測點瓦斯曲線,發(fā)現(xiàn)異常及時匯報并深入現(xiàn)場處理。
3.7 加強上隅角瓦斯管理,作業(yè)隊組安排專人看護上隅角瓦斯傳感器,觀察數(shù)據(jù)變化情況,發(fā)現(xiàn)異常及時匯報、處理。
3.8 加強特殊環(huán)節(jié)管控,初采時、初次來壓期間、周期來壓期間、過地質(zhì)構(gòu)造、過聯(lián)絡(luò)巷、過地質(zhì)異常區(qū)等,及時安排相關(guān)專業(yè)人員跟班,確保安全生產(chǎn)。
3.9 加強尾巷管理,在工作面上隅角和尾巷里段口打設(shè)柵欄,按瓦排巷管理標(biāo)準(zhǔn)管理,嚴(yán)禁人員無計劃進入該區(qū)域。如特殊情況確需在該區(qū)域活動,必須編制專項安全技術(shù)措施,并在停產(chǎn)情況下確保安全方可進入。
4 結(jié)語
低位放頂煤綜采工作面上隅角瓦斯治理,是煤礦瓦斯管理的重點,只有因地制宜地制定綜合治理措施,才能有效地控制瓦斯預(yù)警,杜絕瓦斯超限,從根本上杜絕瓦斯事故的發(fā)生,促進煤礦安全、高效、健康地發(fā)展。五陽煤礦7603工作面根據(jù)現(xiàn)場情況,制定了“抽采為主、抽排結(jié)合”的治理模式,在風(fēng)量嚴(yán)重受限的情況下,已實現(xiàn)包括初采、初次來壓、周期來壓、過聯(lián)絡(luò)巷、過斷層、過異常區(qū)等特殊環(huán)節(jié)在內(nèi)6個月無瓦斯預(yù)警,取得了明顯效果,保證了工作面安全、高效生產(chǎn)。
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