顶板裂隙带与上隅角瓦斯抽采实践研究_邓会东.pdf

煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 1工程概况 阜生矿 1216 工作面位于阜生矿工业广场以东 390m处， 地面标高 943.39m～949.06m。工作面标 高 618.349m～650.743m。1216 工作面东部、 南部 为未采区，工作面向西依次为 1216 出煤巷、 1216 辅 助运输巷、 1216 风巷 （外段 ） 三条巷道， 工作面向北为 结采的 1215 工作面。工作面走向长度 215m， 可采长 度为 486.7m， 总面积为 104640m2。 工作面主要布置两 条巷道， 即 1216 运巷和 1216 风巷。两条巷道均采用 全锚网支护， 实体煤掘进。 1216 综放工作面原始瓦斯 含量为 3.48m3/t， 可解析瓦斯含量 1.32m3/t， 工作面采 用全风压独立通风系统， U 型通风方式， U 裂隙带瓦 斯治理模式。 即 1216 运巷进风、 1216 风巷回风、 1216 裂隙带进行瓦斯抽采。 2管路布置 1216 风巷抽采管路主要用于 1216 风巷钻场裂 隙带钻孔的低负压瓦斯抽采和回风上隅角埋管抽采， 管路直径为 457mm， 管路铺设布置情况如下 1 ）1216 风巷抽采管路安装由 1216 风巷（外段 ） 与二采集中回风巷交接处起始， 沿 1216 风巷 （外段 ） 、 1216 风巷延伸， 终止于距离切眼 30m处。 2 ）1216 风巷抽采管路在经过该巷每一个瓦斯钻 场时 （大约间距 60m ） 安装一个开口朝上三通用于该 巷的裂隙带钻孔抽采，管路正头（距离切眼约 30m 处 ） 安装一个特制三通， 用于工作面回风上隅角埋管 抽采。 3 ） 管路安装时在巷道低洼处及每间隔 200m 安 装一个负压放水器。 4 ） 使用直径为 12mm钢丝绳在风巷管路上缠绕 3 圈之后用 2 个绳卡固定， 双绳吊挂， 钢丝绳与管之 间用风筒布进行衬垫。每根管路 2 个吊点， 并在有三 通、 蝶阀、 放水器短接处各增加一个吊点， 均匀布置吊 点。每间隔 50m打设一组 2.4m长左旋无纵筋螺纹钢 锚杆， 配套 16 槽钢托梁进行加固， 槽钢与管路之间 用皮带作衬垫。 3瓦斯抽采方案 结合 1216 工作面瓦斯情况，采用在风巷侧打设 顶板裂隙带钻孔进行采中抽放和回风上隅角埋管抽 采相结合的方式[1]。 3.1顶板裂隙带钻孔采中抽放 考虑到 1216 工作面风、 运巷掘进开工时间、 掘进 顶板裂隙带与上隅角瓦斯抽采实践研究 邓 会 东 （山西潞安集团左权阜生煤业有限公司 ， 山西 晋中 032600 ） 摘要 随着综采工作面延深， 矿井进入深部开采环节， 煤层瓦斯含量与抽采难度逐渐增加， 仅通过 单一的风排治理瓦斯的手段难以实现对积聚瓦斯的有效排放， 针对阜生矿 1216 综采工作面风巷裂隙 带及回风上隅角瓦斯积聚的现象，提出顶板裂隙带钻孔采中抽放和回风上隅角埋管抽采瓦斯综合治 理措施， 并成功实施， 取得了良好的效果。 关键词 顶板裂隙带 ； 上隅角 ； 瓦斯抽采 中图分类号 TD712.6文献标识码 A文章编号 1009-0797 （2019 ） 06-0080-03 Practical Study on Gas Drainage in Roof Fissure Zone and Upper Corner DENG Huidong （Shanxi Luan Group Zuoquan Fusheng Coal Industry Co., Ltd. , Jinzhong 032600 , China） Abstract With the deepening of fully mechanized coal face and the deep mining of coal mine, the gas content in coal seam and the diffi- culty of mining are gradually increased. It is difficult to realize the effective discharge of accumulated gas only by the means of controlling gas by single air drainage. In view of the phenomenon of gas accumulation in wind roadway and upper corner of return air in 1216 fully mechanized mining face of Sima Mine, the comprehensive measures of gas drainage in roof fissure zone and buried pipe drainage in up- per corner of return air are put forward, which have been successfully implemented, and good results have been obtained. Key words Roof fissure zone ; upper corner angle ; gas drainage 80 ChaoXing 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 速度等因素， 为加强该工作面回采期间工作面瓦斯治 理，在 1216 风巷已施工好的 8 个钻场内施工裂隙带 瓦斯抽采钻孔。每个钻场内施工 6 个钻孔,这 6 个钻 孔呈扇形布置[2]。1- 6 号钻孔终孔点在煤层的水平投 影与 1216 风巷南帮水平距离依次为 8m、 12m、 16m、 20m、 24m 和 28m；钻孔终孔点与煤层顶板的距离依 次为 18m、 18.8m、 19.6m、 20.4m、 21.2m 和 22m。1- 7 钻场钻孔施工参数如表 1 所示。 表 11216 风巷第 1- 7 钻场裂隙带抽采钻孔参数表 考虑到 1216 风巷距切眼第一个钻场（即 8 钻 场） 内所有钻孔只有在工作面推进 12m， 即初采直接 顶发生垮落情况下才能发挥作用， 为了减少不必要的 工程浪费，通风部对第 8 钻场钻孔的终孔高度及孔 深进行了优化 [3]。第 8 钻场钻孔施工参数如表 2 所 示。 表 21216 风巷第 8 钻场裂隙带抽采钻孔参数表 3.2回风上隅角埋管抽采 1216 工作面利用在工作面回风巷沿巷道北帮吊 挂的一趟直径 457mm镀锌螺旋焊接钢管作为低负压 抽采管路，简称 457 管路。该管路距离巷道北帮约 0.5m， 距底板约 2.5m。正头末端距离回风隅角小窝约 30 米。 在 457 管路末端正头安装一个特制三通 （特制 三通上装有两个特制盲板， 一个盲板上焊接三个 4 寸 两通， 另一个盲板上焊接两个 4 寸两通， 所有两通上 均装有 4 寸蝶阀， 且蝶阀全部打开 ） 。 埋管抽采操作步骤 在 1216 回风巷北帮将四趟（或五趟 ） 长度均为 30m 左右的 4 寸抽采软管贴煤墙沿顶板自上而下吊 挂好 （最上边一趟软管距巷道顶板帮 0.2m， 所有抽采 软管要求用 8 铁丝并排吊挂 ） 。 将这四趟抽采软管利 用特制三通与 457 管路连接。 1 ）工作面推进 5m后， 令所有的抽采软管也进入 采空区 5m， 将第 1 趟抽采软管割断， 并关闭蝶阀。利 用第 2、 3、 4 趟抽采软管对回风隅角进行抽采[4]。 2 ） 工作面推进 7.5m后， 将第 2 趟抽采软管割断， 并关闭蝶阀。 利用第 1、 3、 4 趟抽采软管对回风隅角进 行抽采。 3 ）工作面推进 10m后， 将第 3 趟抽采软管割断， 并关闭蝶阀。 利用第 1、 2、 4 趟抽采软管对回风隅角进 行抽采。 4 ）工作面推进 12.5m 后，将第 4 趟抽采软管割 断， 并关闭蝶阀。利用第 1、 2、 3 趟抽采软管对回风隅 角进行埋管抽采。 5 ）工作面推进 15m时， 将第 1 趟抽采软管割断， 并关闭蝶阀。 利用第 2、 3、 4 趟抽采软管对回风隅角进 行埋管抽采， 进入下一循环。 4瓦斯抽采管路系统 阜生矿 1216 综放工作面瓦斯抽采管路系统具体 流向为 1 ）钻孔汇流管1216 风巷抽采支管1216 风巷 （外段 ） 抽采支管二采区回风巷 Φ720mm干 管管道井主管地面泵站主管地面低负压瓦斯 抽采泵地面泵站排气管。 2 ）回风上隅角抽采软管1216 风巷抽采支管 1216 风巷 （外段） 抽采支管二采区回风巷 Φ720mm 干管管道井主管地面泵站主管地面 低负压瓦斯抽采泵地面泵站排气管[5]。 5正常回采期间工作面瓦斯涌出量统计 为了能够及时掌握各抽采地点瓦斯抽出量、 瓦斯 浓度的变化情况， 便于管路系统负压的调节， 保证管 网系统的正常抽采。在 1216 风巷抽采管路上安设孔 板流量计， 并在管路每隔 200m 和最低处安设自动放 水器。 根据矿井工作面布置规划 1216 综放工作面平 均日产量为 7759.2t。结合工作面瓦斯涌出量计算结 果， 得出 1216 工作面日产量为 7759.2t 时的瓦斯涌出 量预测结果见表 3。 施工地点钻孔编号 倾角 （ ） 方位角 （ ） 钻孔深度 （m ） 与煤层顶 板距离 （m ） 钻孔直径 （mm ） 1216 风巷 112.394102.618 115 212.796103.118.8 313.098103.719.6 413.4100104.320.4 513.8102105.121.2 614.1104106.022 施工地点钻孔编号 倾角 （ ） 方位角 （ ） 钻孔深度 （m ） 与煤层顶 板距离 （m ） 钻孔直径 （mm ） 1216 风巷 112.39490.315.4 115 212.79690.716.1 313.19891.216.9 413.410091.817.5 513.710292.518.1 614.110493.318.9 81 ChaoXing （上接第 79 页 ） 利用有限差分软件 FLAC 对采空区岩体和煤柱 受到煤炭开采影响的应力和位移进行有限元分析得 知 ①原采空区煤柱群应力分布规律为， 煤柱中部区 域为压应力， 四周区域为拉应力。应力值以中部区域 最大， 四周区域缓慢减小。根据煤柱群的应力分布状 态以及应力值的大小分布， 可以看出煤柱群的四周极 容易出现拉伸破坏； ②竖向应力和位移为煤柱破坏的 关键因素， 通过合理的监测路径的布置， 为后续采煤 煤柱群应力场的稳定性分析提供帮助。 参考文献 [1] 翟新献, 邵强, 王克杰等. 复采残采煤层小煤矿开采技术 研究[J]. 中国安全科学学报, 2004, 14 （04） 51- 54. [2] 石伟, 徐信增. 煤矿区段护巷煤柱合理尺寸研究[J]. 煤炭 技术, 2010, 29 （12） 67- 69. [3] 张强, 黄艳利. 合理窄煤柱护巷采动侧向应力分布规律 [J]. 煤炭安全, 2011, 42 （8） 175- 178. [4] 安百富, 张吉雄, 李猛等. 充填回收房式煤柱采场煤柱稳 定性分析 [J]. 采矿与安全工程学报 , 2016, 33（02） 238- 243. [5] 王方田, 屠世浩, 李召鑫等. 埋煤层房式开采遗留煤柱突 变失稳机理研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2012, 29 （6） 770- 775. 作者简介 孟学超 （1987-） ， 男， 山西省应县人， 采煤助理工程师， 2011 年毕业于山西煤炭职工联合大学， 煤炭开采技术专业， 从事煤矿安全管理工作。 （收稿日期 2018- 10- 17） 煤矿现代化2019 年第 6 期总第 153 期 表 31216 工作面瓦斯涌出量预测结果 从表 3 可以看出， 1216 工作面相对瓦斯涌出量 为 1.97m3/t， 绝对瓦斯涌出量为 10.84m3/min。 由以上计算情况分析，得出 1216 工作面日产量 为 7759.2t 时的风排瓦斯情况见表 4。 表 41216 工作面风排瓦斯情况 6结语 通过对阜生矿 1216 工作面风巷裂隙带、回风上 隅角积聚瓦斯进行钻孔采中抽放和埋管抽采， 有效控 制了瓦斯浓度，根据 1215 风巷裂隙带及回风上隅角 埋管抽采实测数据显示， 在该工艺实施后， 1216 裂隙 带钻孔在回采期间纯瓦斯抽采量为 2m3/min，上隅角 埋管抽采瓦斯纯量为 2.5m3/min，积聚瓦斯得到了有 效释放， 保证了工作面安全生产， 为工作面瓦斯治理 提供了一定实践经验。 参考文献 [1] 刘军军.西曲矿 18401 工作面瓦斯抽采技术研究[J].山东 煤炭科技,2018 （10） 109- 111. [2] 张育恒.综采工作面上隅角瓦斯治理的探索与研究[J].煤, 2008,17 （12） 19- 21. [3] 陈秀田.俯采工作面上隅角瓦斯治理技术优化研究[J].煤 炭技术,2018,37 （11） 203- 206. [4] 马浩浩. 阜生矿瓦斯综合防治措施 [J]. 煤,2017,26 （11） 35- 36. [5] 刘文忠,张自雷.高位裂隙带钻孔瓦斯抽采技术在水峪矿 的应用与研究[J].煤炭与化工,2018,41 （07） 104- 107. 作者简介 邓会东 （1988.04-） ， 男， 河南省栾川县人，2010 年 6 月 毕业于华北科技学院， 安全工程专业， 本科， 助理工程师， 通 风部副部长， 从事矿井防突工作。 （收稿日期 2019- 3- 19） 工作面 名称 日产量 （t ） 瓦斯涌出量预测值 开采层邻近层合计 m3/tm3/minm3/tm3/minm3/tm3/min 12167759.21.679.190.31.651.9710.84 工作面 名称 日产量 （t ） 工作面 绝对瓦斯涌 出量 （m3/min ） 裂隙带抽 采瓦斯量 （m3/min ） 回风隅角埋 管抽采瓦斯 量 （m3/min ） 风排 瓦斯量 （m3/min ） 12167759.210.8422.56.34 82 ChaoXing