采煤工作面瓦斯防治技术.pdf

收稿日期 2005 - 11 - 20 作者简介庞立新1971 - ,男,河南鲁山人,工程师, 1995年毕业 于焦作工学院,现从事煤矿技术工作。 采煤工作面瓦斯防治技术 庞立新 平煤集团公司,河南 平顶山 467000 摘要通过对平煤集团公司四矿高突采煤工作面在生产过程中瓦斯涌出现象的分析,详细论述了生产过程中 防治瓦斯采取的技术措施和实践经验。 关键词采煤工作面;瓦斯抽放;上隅角 中图分类号 TD712 文献标识码B 文章编号 1003 - 05062006 02 - 0057 - 02 平煤集团公司四矿于1958年8月建成投产,矿 井设计生产能力60万t/a,后经过二水平改扩建和 矿井技术改造,生产能力提高到200万t/a,矿井主 采丁、 戊、 己三组煤。根据瓦斯鉴定结果,四矿过去 一直属低瓦斯矿井;但随着矿井开采深度和开采强 度的不断加大,二水平己三采区瓦斯涌出量明显增 大,按高突采区管理。在采区生产过程中,经常出现 采面瓦斯涌出异常而影响安全生产的情况。针对这 种情况,矿井通风技术人员积极学习瓦斯治理技术, 并对高突采煤工作面进行瓦斯综合治理,取得了较 好的治理效果,使瓦斯治理技术措施在实践中得到 了检验。 1 采煤工作面概况 己15223030采煤工作面位于己三采区东翼,西 为己三采区轨道下山,东为四矿与一矿井田边界,南 北均没有回采,可采走向长830 m,倾斜宽158 m,煤 层倾角8～10,平均煤厚116 m。本工作面是己三 采区己15煤层第一个综采工作面,工作面标高- 358 ～- 409 m,垂深670～816 m。该工作面伪顶不发 育,直接顶为厚6 m的砂质泥岩,基本顶为厚16 m 的白色中粗粒石英砂岩;底板为砂质泥岩,厚度一般 为2 m,下距瓦斯含量较大的己16、17煤层最近处只有 3 m。采面走向中部有2条较大的断层,估计可能会 由于断层破碎带的影响造成下部煤层的瓦斯沿裂隙 涌入该工作面。工作面储量32万t,煤层有自燃倾 向性,自然发火期2～6个月。 2 采煤工作面通风及瓦斯情况 1采煤工作面通风及瓦斯现状。己15223030 采煤工作面采用正常的机巷进风、 回风巷回风的通 风方式。正常生产情况下风量为1 150 m 3 /min,风 流瓦斯浓度基本保持在015以下。但在采面推进 到距终采线430 m时,遇到了落差315 m的正断层, 采面瓦斯涌出量突然增大,在采煤机不割煤对采面 进行检修时,回风巷瓦斯浓度017～019 ,采煤 机割煤生产时采面瓦斯随时都会出现超限事故。 2瓦斯来源分析。己15223030采煤工作面刚 投入生产时,采面瓦斯浓度很少超限,但在推进到采 面走向中部遇到断层时,在不割煤的情况下,工作面 回风流瓦斯浓度接近超限值。分析可以看出瓦斯的 异常涌出和断层影响有关,极可能是底板的己16、17煤 层中的瓦斯通过断层裂隙涌出。针对该情况,采取 对瓦斯浓度进行监测的措施,在采面不生产时,工作 面风流瓦斯浓度一般为015 ,到回风流里探头处 瓦斯浓度达到了017 ,瓦斯浓度升高了012;这 一部分瓦斯应是由于采空区漏风,裂隙中涌出的瓦 斯从采空区中出来,由上隅角进入采面回风流,从而 使采面回风流瓦斯浓度增大。而在采面生产割煤机 割煤时,采面底板己16、17煤层中的瓦斯得到释放,通 过断层裂隙涌出,随采面风流进入回风巷,从而使回 风流的瓦斯浓度进一步升高,随时都可能超限。根 据瓦斯超限即为事故的规定,这一瓦斯浓度的存在 给该采面的安全生产带来了安全隐患。 3 采煤工作面瓦斯防治措施 己15223030采面是己三采区第一个己15煤层综 75 2006年第2期 中州煤炭 总第140期 采工作面,己三采区又是按高突采区管理,因此在采 面生产前就采取了多种防治措施。对采区和采面的 通风系统进行了重新调整,力争使通风系统最有利 于瓦斯排放,同时在采面掘进时对其进行了瓦斯抽 放,结合实际对其深孔注水,对职工进行了“ 四位一 体 ” 防突措施的培训考试等,这一系列措施的实施 使采面在刚推进时没有出现瓦斯超限。己15223030 采面由于断层的出现,使其上隅角瓦斯浓度明显增 大,也就是由采空区涌出的瓦斯量明显增大,针对此 种情况采取了相应措施,加大了对采面瓦斯治理。 1增大采面风量。针对采面瓦斯治理,首先 要强化通风的基础地位和作用。在对矿井和采区通 风系统优化后,保证其通风系统稳定、 合理可靠、 风 量充足,保证采面供风可靠、 风量充足,这样在采面 生产过程中可以视情况需要对采面风量调整。经过 分析研究,将己15223030采面的风量由1 150 m 3 / min增加到1 400 m 3 /min,风量的增大可以稀释瓦 斯,但风量的进一步增大,将使由于采面风速增大从 裂隙中抽出来的瓦斯量增大。因此,风量大小要根 据各采面的具体情况分析得出。 2控制采空区漏风量。采面上隅角的瓦斯很 大一部分是由采空区漏风从采空区岩层裂隙中带到 上隅角的。因此,控制上隅角瓦斯首先要减少采空 区漏风量。利用在机头、 机尾处挂挡风帐,隔绝采空 区通风的方法,使采面风流尽可能少地进入采空区, 使采空区的高浓度瓦斯不流动到上隅角再进入采面 风流。这样可以使采空区的瓦斯涌出得到控制,从 而降低采面回风流瓦斯浓度。 3上隅角瓦斯抽放。在搞好采前预抽的基础 上,针对采煤工作面上隅角的高瓦斯点,应采取抽放 措施进行处理。在该采面上隅角采用215 kW抽 出式对旋风机抽放瓦斯,从而降低了回风流中的瓦 斯浓度。在其他高瓦斯面还进行了埋管抽放的试 验,也取得了一定的效果。 4煤壁浅孔注水。煤壁浅孔注水是在采面开 采过程中,在工作面煤壁上打多个3～5 m深的孔, 通过钻孔注入压力水,使其渗入煤体的内部。水进 入煤体后,首先沿较大的裂隙以较快的速度逐渐包 围被裂隙所分割的煤体;然后以较低的速度进入各 种较细的孔隙中,靠注水压力和毛细管力的作用,克 服裂隙面的阻力、 孔隙通道的阻力及煤层的瓦斯压 力而引向煤体孔隙的深处,使煤体得到均匀湿润,增 加了煤体的水分,提前湿润了煤体。同时又由于采 面向前推进过程中,顶板周期来压等变化,上覆的垂 直应力重新分布,集中应力对采面煤体进行破坏,使 工作面前方煤体透水性增强,压力水进入裂隙后,使 煤体中的裂隙沟通,游离的瓦斯被挤出来,这样就降 低了生产中的瓦斯涌出量。 煤壁浅孔注水在平煤四 矿防治瓦斯的应用是一个新的课题,通过实践取得 了较好的瓦斯治理效果。每天由检修班进行浅孔注 水,施工 42 mm、 深3 m的钻孔,每3 m一个孔,孔 沿工作面布置,与煤壁面垂线成5 夹角,用特殊封 孔器封孔,用3MPa压力进行注水,每孔注水5 min, 注水约300 kg,注水效果以下一个孔出水为准。在 实行浅孔注水措施后,生产过程中采面回风流的瓦 斯浓度和瓦斯涌出量比实行浅孔注水前要小得多。 4 效果分析 通过合理加大采面风量,稀释了采面风流瓦斯 浓度;控制采空区漏风,减少了采空区瓦斯的涌出; 对上隅角高浓度瓦斯进行抽放,将其直接排放到总 回风巷中,有效地降低了采面回风流的瓦斯浓度;防 治瓦斯新技术浅孔注水的应用,有针对性地对瓦斯 进行了释放,同时湿润了煤体,对防尘也起到了一定 作用。通过以上措施的实施,采面产量大幅度提高, 己15223030采面日产由1 000 t提高到1 500 t,最高 月产达515万t,该采面的瓦斯防治取得了预期的效 果。 5 建议 1加强对职工瓦斯治理技术的培训,努力使 生产一线职工对瓦斯治理的各种新技术都有一定的 了解。 2采面瓦斯防治要尽可能首先选用瓦斯抽放 等积极的防治措施,从源头上控制采面生产瓦斯浓 度不超限;而在采面瓦斯浓度高了后采取的封堵等 被动防治措施,对控制风流瓦斯浓度也是有效的。 3采面瓦斯防治要把抽放作为治理瓦斯的根 本措施,把采面通风与瓦斯抽放结合起来,实行综合 治理。 4加大对采空区高浓度瓦斯抽放力度是治理 采面回风巷风流中瓦斯浓度超限的有效方法。 5加大瓦斯治理技术研究的投入,研究应用 新技术对采面瓦斯进行综合治理。 责任编辑秦爱新 85 2006年第2期 中州煤炭 总第140期