夏阔坦煤矿1005 综放工作面的瓦斯综合防治技术

2013-12-23王广宏

山西煤炭 2013年5期

王广宏

（中煤科工集团重庆研究院，重庆 400037）

夏阔坦煤矿为高瓦斯矿井，自建矿以来长期采用炮采工艺，2012 年3 月改用综合机械化放顶煤工艺；由于矿井开采煤层厚、推进速度快、产量高、瓦斯涌出量大，造成瓦斯治理困难。为保证1005 综放工作面的开采成功，并准确获得试验数据，提高综放工作面的瓦斯防治水平，需对1005 综放工作面瓦斯涌出规律进行分析研究，掌握综放条件下的瓦斯涌出规律，采取针对性的防治措施，做到超前预防，超前处理，消除、减弱瓦斯灾害，提高矿井瓦斯防治水平，实现矿井安全生产。

1 矿井工作面的概况

夏阔坦煤矿为单翼开采，共一个采区。1005 综放工作面位于矿井主斜井以西，工作面标高+1554～+1527 m，工作面走向长度900 m，倾斜长度100 m。1005 工作面开采下10 号煤层，赋存稳定，结构简单，煤层倾角10.5～13°，煤层厚度5.7～7 m，工作面煤层平均瓦斯含量5.912 m3/t，上距下8 号煤层平均层间距63.41 m，下距下12 号煤层平均层间距28 m。工作面采用“U”型均压通风方式，平均进风量1 300 m3/min，顶板管理为全部跨落法。

2 工作面瓦斯涌出规律

工作面瓦斯涌出量的大小主要取决于煤层瓦斯含量、工作面回采工艺、工作面开采强度、工作面回采率、工作面采空区漏风、工作面推进速度等因素。

1）瓦斯浓度分布规律。为了掌握夏阔坦煤矿综放工作面瓦斯特点，先对工作面的瓦斯浓度分布状况进行测定分析。根据夏阔坦煤矿1005 综放工作面实测数据，得出其瓦斯浓度分布规律：a.从煤壁到采空区，瓦斯浓度变化规律呈“马鞍”形，即“高、底、高”。b.从工作面进风巷至回风流，瓦斯浓度逐渐增大，上部瓦斯浓度增加梯度较大，中、下部瓦斯浓度增加梯度较小。

2）瓦斯涌出分布规律。a.瓦斯涌出与放顶煤的关系：实测结果表明，放顶煤时，1005 综放工作面平均瓦斯浓度由0.32%至0.62%，增加93.8%；瓦斯排放量由4.5 m3/min 至8.9 m3/min，增加97.8%。可见放顶煤对1005 综放工作面的瓦斯涌出有着重要影响。b.瓦斯涌出与综采面推进速度（产量）的关系：根据1005 综放工作面实测数据，绘制出瓦斯绝对涌出量与推进速度关系曲线，见图1，当推进速度不大时，绝对瓦斯涌出量随推进速度增加而增加；推进速度大到一定值后，曲线逐渐平缓。

图1 瓦斯涌出与综采面推进速度（产量）的关系图

3 瓦斯综合防治措施

1）本煤层瓦斯预抽。1005 综放工作面，推进快、产量大、瓦斯涌出量大，回采前要对回采区域进行预抽煤层瓦斯，降低煤层瓦斯含量。根据下10 号煤层瓦斯基本参数（如表1 所示）及国内同类矿井抽采经验，设计钻孔间距4 m，钻孔直径75 mm，钻孔施工长度90 m，预抽时间不少于6 个月。通过预抽煤层瓦斯，工作面回采时，工作面回风巷瓦斯浓度降至0.3%以下，几乎未发生过瓦斯超限现象。工作面回采区域预抽钻孔布置简图，见图2。

表1 1005 工作面下10 号煤层瓦斯基本参数表

图2 顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯简图

2）均压通风，减少采空区瓦斯涌出量。a.根据工作面进回风巷设计断面、回采期间巷道受采动变形影响、风流在采空区的流动规律，考虑到采空区瓦斯涌出量较大的特点，对1005 工作面采取均压通风，以减少采空区瓦斯涌出量，从而降低上隅角瓦斯浓度。b.1005 工作面均压通风采用FBD№8.0/2×55 压入式通风机，电机型号YBT-2-250M-2，电机功率2×55 kW，风量范围600～950 m3/min。经现场多次实践，工作面进风巷平均负压700 Pa，回风巷平均负压750 Pa，进风量在1 300 m3/min 时为宜。c.加强通风设施维护与管理，保证通风设施质量，该工作面有关的所有风门都装可靠的机械弹簧闭锁装置，通风员要对工作面每旬测风一次，保证风量稳定在1 300 m3/min 左右，发现风量不足或过大，及时汇报调度室处理。

3）采空区瓦斯抽采。a.高位钻孔抽采瓦斯，见图3。1005 综放工作面风巷下帮，每隔70 m 施工一个长、宽、高为3×2.5×2.5m 的钻场；在每个钻场内沿工作面走向、向工作面施工6 个钻孔，钻孔长度90～120 m，钻孔终点位于裂隙带内，终孔间距5 m，钻孔终孔点到工作面回巷道的水平距离为10～30 m。b.采空区埋管抽采瓦斯，见图4。在回风巷抽采管末端设一弯管，使抽采管口抬高至回风巷顶，并设木垛对其管口进行保护，以此形成埋管口；并在工作面的后部抽采管上，每隔25 m 安装一组三通、控制阀门、埋管口组件。当工作面向前推进时，将埋管口保留在工作面的采空区，通过抽采系统抽采采空区瓦斯。当回采工作面推进至下一个埋管口三通处，接替埋管口已经埋在采空区内3～5 m，此时将埋在采空区前一埋管段控制阀门关闭，打开下一循环的埋管口阀门，达到连续抽采采空区瓦斯的目的。埋管抽采管径φ250 mm，抽采负压控制在5～7 kPa，抽采瓦斯浓度可达15%以上。为保证抽采安全，在采空区瓦斯抽采过程中，必须经常检测CO 和温度等参数；当发现自然发火征兆时，必须暂停抽采、采取相应措施。