任軍科

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團申南凹焦煤有限公司,山西 臨汾 045000）

引 言

山西鄉(xiāng)寧焦煤集團申南凹焦煤有限公司礦井聯(lián)合試運轉(zhuǎn)期間,根據(jù)瓦斯等級鑒定結(jié)果,確認(rèn)其礦井瓦斯絕對涌出量為6.79m3/min,相對涌出量2.84m3/t,2 號 煤 層 綜 采 面 絕 對 瓦 斯 涌 出 量2.81m3/min,相對涌出量為1.76m3/t,鑒定為低瓦斯礦井。

但20102綜采工作面回采推進20余米后出現(xiàn)瓦斯涌出異常,經(jīng)實測,生產(chǎn)期間,工作面最高瓦斯?jié)舛冗_(dá)0.4%,上隅角最高瓦斯?jié)舛冗_(dá)3%,回風(fēng)流最高瓦斯?jié)舛葹?.2%。雖然采取了多項措施,仍不能有效地控制瓦斯涌出,經(jīng)多方專家研究,制訂了瓦斯抽采技術(shù)方案。

1 瓦斯抽采方案的確定

1.1 20102工作面瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)

根據(jù)礦井瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測定結(jié)果,推斷20102工作面的瓦斯涌出量來源開采層與鄰近層基本相等,其中,開采層2號煤層涌出量占整個工作面涌出量的53%,對20102工作面有影響的鄰近煤層為1上、2上、3號煤層,涌出量占整個工作面涌出量的47%。該工作面絕對瓦斯涌出量為20.69m3/min。

1.2 工作面抽采的必要性

20102工作面采用“U”型通風(fēng)方式,回采工作面依靠通風(fēng)所能排出的瓦斯量的計算為式（1）。

式中：v為工作面回風(fēng)順槽允許的最大風(fēng)速,取最大值4m/s；S為斷面積,取最小值13.7m2；C為回風(fēng)順槽風(fēng)流中允許的瓦斯?jié)舛?取0.4%；qf為風(fēng)排瓦斯量,qf＝10.96m3/min,小于該工作面預(yù)測絕對瓦斯涌出量20.69m3/min。

根據(jù)以上數(shù)據(jù),礦井使用風(fēng)排不能徹底解決采面上隅角瓦斯積聚問題,必須建立瓦斯抽采系統(tǒng)。

1.3 瓦斯抽采總體方案

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第181條規(guī)定,申南凹礦井必須建立井下移動泵站抽放系統(tǒng),通過抽采方式從根本上解決“U”型通風(fēng)方式上隅角瓦斯容易積聚問題。上隅角插管抽放和頂板高位鉆孔相結(jié)合的抽采方式最為簡單有效。在20102工作面上隅角插抽采管,同時,在20102工作面回風(fēng)順槽布置高位鉆孔,通過抽采負(fù)壓的作用使回采工作面上隅角風(fēng)流向采空區(qū)插管口流動,并且,將回采工作面采空區(qū)抽出的瓦斯由抽采系統(tǒng)引排至回風(fēng)大巷。

20102回采工作面采空區(qū)由“上隅角插管加高位鉆孔抽采瓦斯”替代“單一風(fēng)排瓦斯”的方法,一方面,采空區(qū)瓦斯由風(fēng)排變?yōu)槌椴?降低采面瓦斯?jié)舛?提高瓦斯治理安全系數(shù)；另一方面,高位鉆孔抽采改變采空區(qū)瓦斯流場分布,降低上隅角瓦斯?jié)舛?為20102回采工作面 “U”型通風(fēng)方式提供安全保障。

1.4 高位鉆孔布置

依據(jù)基礎(chǔ)資料,在20102工作面回風(fēng)順槽每隔30m布置一處高位鉆場,鉆場位于2號煤層頂板。每處鉆場施工8個高位鉆孔,鉆孔直徑94mm,終孔高度距離頂板17m～24m。

1）布置方法：每組鉆孔終孔位置分別為距回風(fēng)順槽煤壁40、35、30、25、20、15、10、5m,終孔高度分別距離煤層頂板24、23、22、21、20、19、18、17m。鉆孔施工參數(shù)見表1。

表1 鉆孔施工參數(shù)

2）鉆孔工程量：共布置41組高位抽放鉆孔,每組8個（進尺476m）,共計需施工鉆孔進尺約19 516m。

1.5 工作面上隅角抽放布置

上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一個負(fù)壓區(qū),使該區(qū)域內(nèi)瓦斯由抽放管路抽走,這可以避免因工作面上隅角處渦流區(qū)域瓦斯積聚。

為操作方便,靠近采面上隅角段管路采用長10m、直徑400mm的可伸縮鋼管與主抽放管路連接,將可伸縮管路伸入上隅角內(nèi)頂板處,為提高抽放濃度,上隅角處采用煤袋及阻燃抗靜電材料充填,提高抽放效果。隨著工作的推進,拆下前端一段主管路,移動可伸縮鋼管,如此反復(fù)。抽放工藝如圖1所示。抽放管伸入上隅角長度及位置根據(jù)實際抽放效果不斷調(diào)整,合理的參數(shù)為伸入機尾端頭支架后立柱3m左右。

圖1 抽放工藝圖

1.6 工作面抽采系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備管理

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第498條規(guī)定,20102綜采面抽采瓦斯管路裝備自動監(jiān)測系統(tǒng),采用流量傳感器、溫度傳感器、負(fù)壓傳感器、CH4濃度傳感器及CO濃度傳感器對抽采瓦斯管路進行自動監(jiān)測。同時,定期采用人工檢測,對自動監(jiān)測系統(tǒng)進行校正。

2 20102工作面瓦斯治理效果

調(diào)試期間,生產(chǎn)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)見表2。

表2 生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)

正常抽放,連續(xù)生產(chǎn)期間現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)見表3。

將表2、表3數(shù)據(jù)繪制成曲線圖,見圖2。

圖2 生產(chǎn)期間瓦斯?jié)舛惹€圖

3 結(jié)論

通過表2、表3中數(shù)據(jù)對比,分析調(diào)試期間和連續(xù)生產(chǎn)期間現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的變化,得出工作面瓦斯?jié)舛冉档?4.8%,上隅角降低65%,回風(fēng)流降低62.7%,抽放后的整體瓦斯?jié)舛葷M足了工作面正常回采的要求,保證了安全回采。另外,還應(yīng)加強專職瓦斯抽放隊伍建設(shè),逐步完善抽采管理制度,認(rèn)真落實各項抽采系統(tǒng)記錄和報表。

總之,采用井下移動泵站抽放系統(tǒng)解決了綜采面瓦斯涌出超限的隱患,是最安全高效、科學(xué)合理的技術(shù)措施之一,經(jīng)濟效益和社會效益顯著,具有廣泛的應(yīng)用推廣價值。