采煤工作面上隅角瓦斯治理技术研究

2014-07-07陈宗豪王璨陈洪涛

河南科技 2014年2期

关键词：放炮放顶钻场

陈宗豪王璨陈洪涛

（河南神火煤电股份有限公司葛店煤矿，河南永城 476612）

采煤工作面上隅角瓦斯治理技术研究

陈宗豪王璨陈洪涛

（河南神火煤电股份有限公司葛店煤矿，河南永城 476612）

通过对33022工作面瓦斯地质资料、回采工艺以及顶板管理办法的分析，并结合监测监控系统瓦斯参数以及现场瓦斯抽采参数，探讨了该工作面上隅角的瓦斯防治方法，从而为采面上隅角的瓦斯治理工作提供有力依据。

上隅角；瓦斯；治理技术

1 研究区域概况

葛店煤矿井田位于河南省永城市高庄镇葛店村，地处豫皖边界。葛店煤矿矿区面积18.1km2，现有可采储量1 400万吨。葛店矿原为低沼矿井，但随着开采深度的增加及双庙扩大区的开发，瓦斯涌出量呈明显增加趋势，2009年葛店矿经鉴定升级为突出矿井。双庙扩大区为煤与瓦斯突出区域，北翼煤柱采面为非突出区域。

葛店煤矿33022工作面位于葛店煤矿双庙扩大区，33022工作面为双庙33采区首采面，其北为双庙33回风、皮带和轨道大巷，南为未开拓区，西为南31022采空区，东为走向15°，倾向105°，倾角50-65°，落差0-30mF3断层。其主采煤层三22煤层赋存于三煤组中部，采面平均长度80m，煤层平均厚度1.71m，倾斜倾角8°～14°。根据中国矿大对双庙扩大区三22煤的测定；其瓦斯含量为0.49～13.32m3/t；本区处于地堑向斜构造位置，内部褶曲、断层等地质构造比较多，煤层节理发育，煤体破碎，软分层差异大，瓦斯涌出量很不稳定，个别地方出现瓦斯富集，突出危险性比较大。

33022 采面采用U型（上行通风）通风，采面需风量1 074 m3/min，实际配风量1 500m3/min，回风直接进入33专用回风巷。

2 工作面瓦斯来源情况

工作面瓦斯主要来源于：一是煤壁瓦斯的释放以及放炮时采落煤体破碎，赋存瓦斯由吸附变为游离；二是来自采空区残余煤体及周围受采动影响的围岩裂隙释放。这些瓦斯部分沿风流一起流入采面的回风巷，另部分积聚在采面的上隅角及采空区，由于采面上隅角风流流动速度慢，会形成瓦斯积聚区，容易造成瓦斯超限，给采面瓦斯治理工作带来了难度。

3 治理工作面上隅角瓦斯积聚措施

工作面上隅角瓦斯治理方法主要有：风障法、隅角埋管抽放、强制放顶和高位抽放。

3.1 风障法

在工作面的末端设置风障，增加工作面上隅角的风量，迫使部分的新鲜风流流经工作面的上隅角，稀释并排走上隅角的瓦斯。但是该方法稳定较差，在风障的里端又容易形成另一个瓦斯积聚区，影响采煤工序。

3.2 埋管抽放

在工作面的隅角进行埋抽放管预抽采空区的瓦斯，防止瓦斯积存。这种方法可靠性差，因为负压太大容易吸附其他杂质而堵住抽放管路，负压太小又抽不出瓦斯，均起不到抽放效果。

3.3 强制放顶

采面每推进一排，在采空区顶板采取打眼放炮的方式进行强制放顶，消除瓦斯积存空间。但是该方法有时不一定能够有效，因为放炮强制放顶需要一段时间才能垮落，如果该段时间内采空区积存大量的高浓度瓦斯，待到大顶突然大面积垮落时会造成瓦斯异常涌出，甚至出现瓦斯超限，影响采面的安全生产。

3.4 高位抽放

在风巷下帮每隔60m施工一个钻场，每个钻场布置3排钻孔，分别控制煤层顶板上方10m、15m、20m，控制采空区深度20m左右，钻场之间的钻孔压茬为20m。采面放炮时顶板震动欲裂，瓦斯通过顶板裂隙带预抽到抽放管路中，通过该方法的实施治理上隅角瓦斯。但是仅靠采面放炮造成的顶板裂隙有限，而采空区瓦斯积存空间不小，一旦工作面周期来压，采空区顶板会大面积垮落；或采面多工序作业时（例如采面放炮落煤造成顶板突然垮落），还是会造成瓦斯大量涌出，威胁采面的安全生产。

4 瓦斯治理方案的分析

经过以上瓦斯治理方案的分析，33022采面上隅角的瓦斯治理使用单一的方法很难取得有效控制。33022采面上隅角瓦斯治理采取强制放顶及高位抽放相结合的方法是最符合实际的。通过强制放顶制造顶板欲裂，瓦斯经过顶板的裂隙被预抽到抽放管路中，减小瓦斯积存空间。高位钻孔布置示意图如下：

为了证实该方法的实用性，在采面回采期间，每天安排专人对33022采面就近钻场抽采参数进行了测定和统计，通过近两个月钻场各钻孔瓦斯抽采参数分析，在强制放顶的助推下，高位钻孔的抽采浓度明显的升高，大部分钻孔的抽采浓度均达到了80%以上，33022高位钻场平均每分钟抽出瓦斯量为2.51m3/ min（远大于使用单一的高位抽放），该工作面配风量是1 500m3/ min，如果不采取强制放顶及高位抽放，33022采面每分钟瓦斯涌出量将多出0.17%，再加上工作面煤壁正常涌出量及放炮时煤体释放的瓦斯，工作面及上隅角的瓦斯浓度将明显升高，一旦遇到地质异常构造带，瓦斯极易可能超限（达到或者超过0.5%）。