古书院矿152303工作面瓦斯治理技术研究

摘 要：本文在对综采工作面煤层瓦斯的赋存规律和瓦斯涌出来源分析基础上，结合开采层赋存特征，根据采空区上方“三带”的分布特点，针对古书院矿152303工作面的实际情况，提出了瓦斯治理的综合方案：即在邻近层布置一扇形钻孔抽采采空区瓦斯，保证工作面开切眼的顺利开采；在本煤层回风巷内布置高位钻孔，抽采上隅角瓦斯；并在现场进行了工业性试验，取得了良好的治理效果，保证了综采工作面的安全高效开采。

关键词：瓦斯治理 上隅角 高位钻孔 抽采参数

中图分类号：TD724 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0067-02

古书院矿是山西省晋城煤业集团所属的一座大型现代化矿井，地处晋城市城区北环路，年产煤量350 万t。井田含煤地层共含可采煤层3层，即山西组3#煤层和太原组9#、15#煤层。9#煤已基本回采结束（剩余储量为300万），15#煤东、西翼均已开始回采。15#煤原采用“两进一回”通风方式。“两进一回”通风方式相比U型通风方式增加了一条专用回风巷及多个通风横川，巷道掘进量较大，而且15#煤受地质条件约束，巷道掘进施工速度较慢，工作面投入使用所需时间长，影响采掘平衡。需将通风系统改为“U型”通风，“U型”通风上隅角瓦斯易积聚，因此设计相应的瓦斯抽采方案进行瓦斯治理很有必要。

1 瓦斯抽采方案

15#煤工作面瓦斯主要来源于9#煤层采空区。根据分源治理思想确定抽采方案为顶板走向钻孔抽采本煤层瓦斯结合邻近层瓦斯抽采[1]。

（1）邻近层：在9#煤层92313工作面回风巷内布置扇形倾向钻孔抽采92307采空区瓦斯，抽采产生的负压效果，可减少渗入开采层瓦斯量。

在9#煤层92313工作面，利用已掘出92226回风巷，在距92226巷横川15 m位置布置钻场，在钻场内施工5个钻孔，钻孔布置如图1、2所示，沿煤层顶板打倾斜扇形钻孔，钻孔倾角为20°，终孔位置距煤层顶板24 m，钻孔长度为70 m。（见图1、图2）

（2）开采层：在152303工作面回风巷内布置顶板走向钻孔，抽采采空区内瓦斯富集区瓦斯[2]。顶板走向钻孔抽采区域及布置如图3所示。

①钻孔终孔层位。

煤层开采导致直接顶垮落，处在其中的钻孔受岩层破坏移动的影响将失去抽采作用。受垮落角、钻孔倾角和抽采能力的影响，每个钻孔都存在抽采盲区。为了保证相邻钻场抽采瓦斯的连续性，钻场之间存在钻孔压茬。在顶板垮落过程中，老顶岩层处于悬臂梁状态，老顶的破断是一个周期性循环过程，破断初期对应钻孔最小压茬，破断终期对应钻孔最大压茬。

2 抽放泵选型

安设两台ZWY-110/160-G抽放泵，抽放能力满足要求。抽放线路：抽放气体—伸缩性抽放管路—回风管路—抽放泵站—回风巷道—风井。（见表1）

技术特点如下。

（1）考虑井下工作环境，可移动，安装方便。

（2）该系列产品功能齐全，机构合理。

（3）管路过滤排渣装置可有效的保护泵体不受损害。

（4）可监测泵站周围瓦斯浓度，具有瓦斯超限声光报警自动停机的功能。

（5）停水保护装置在缺水的情况下自动停机。

（6）自行设计制造恒水位汽水分离器，体积小效率高，使气体与水充分分离。

（7）配备的孔板流量计可准确的对泵站吸气管内甲烷混合气体的流量进行测定。

（8）用于预抽、边掘边抽、边采边抽、上隅角抽放，抽放能力强流量大，不受瓦斯浓度限制。

3 瓦斯治理效果评价

2012年10月4日至2013年3月16日对152303工作面回采期间瓦斯浓度进行监测，将一天当中同一地点测值取最大值。

工作面开始回采后，瓦斯浓度基本保持在0.5%以下（图5）。

滚筒下风侧10 m处瓦斯浓度在0.3%～0.5%之间（图6），比工作面其它位置偏高。其原因一方面是落煤瓦斯涌出，另一方面是采煤机下风侧形成涡流，导致污风滞留。

测上隅角瓦斯浓度最低值为0.18%，最高值为0.48%（图7）。

回风巷内瓦斯浓度在0.2%～0.5%，平均为0.35%（图8）。

从监测结果来看，所设计的瓦斯治理方案合理，满足工作面瓦斯治理要求。

4 结论

制定了具有针对性的瓦斯抽采方案，对152303工作面进行综合治理，该方案的特点是9#煤采空区瓦斯抽采与15#煤上隅角瓦斯治理相结合，取得了良好的治理效果。

参考文献

[1]林柏泉.矿井瓦斯防治理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010，6.

[2]贾宝财，刘振宇.U型通风方式采煤工作面上隅角瓦斯处理方法[J].煤炭技术，2008，27（5）：88-89.

[3]于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].煤炭工业出版社，2005.