綜采工作麵瓦斯綜合治理技術
?? 瓦斯綜合治理技術主要包括2個方麵:一是僅采用通風方法稀釋瓦斯;二是采用先抽放、再用通風進行稀釋,以確保工作麵和回風流中的瓦斯濃度達到安全生產的要求。在工作麵瓦斯湧出量大,僅依靠通風稀釋方法很難有效治理瓦斯的情況下,瓦斯抽放是瓦斯綜合治理的有效技術途徑。
????1 工作麵概況及瓦斯湧出情況03manbetx
????41120工作麵開采11#煤層,是煤與瓦斯突出煤層,煤層瓦斯含量15ｍ3/ｔ。煤層厚度2.8ｍ,傾角8°～12°,走向長502ｍ,傾向寬160ｍ,相鄰北側為41118采空區。老頂為灰白色中厚層狀細砂岩,厚度為6～8ｍ,直接頂為灰色泥岩,厚度2.3～3.5ｍ,頂板容易垮落,采空區冒落高度為10～15ｍ。工作麵采用走向長壁後退式布置,綜合機械化采煤,全部垮落法管理頂板。
????11#煤層上部各煤層均未開采,11#煤層與上部各主要煤層間距情況為:與7#層間距為17.95ｍ;與8#層間距為9.45ｍ,與9#層間距為7.3ｍ,各煤層均位於采煤工作麵采空區冒落帶和裂隙帶內。41120工作麵在生產過程中,上述煤層中賦存的瓦斯將不斷地湧入采空區,同時又受采空區的風流影響,將被逐漸帶入工作麵上隅角和回風流中。41118工作麵采空區與本工作麵僅相隔20ｍ煤柱,工作麵推進至老頂初次垮落後,煤柱將被壓裂,41118采空區瓦斯也將湧入41120工作麵采空區。
????根據綜采麵開采統計,工作麵初采期間老頂垮落前本煤層湧出的瓦斯量和本工作麵采空區殘存煤湧出的瓦斯量僅12ｍ3/ｍｉｎ。采麵回采距離超過切眼30ｍ後,鄰近層及圍岩瓦斯大量湧入工作麵,瓦斯湧出量大幅度上升,預計41120工作麵瓦斯湧出量為40ｍ3/ｍｉｎ。本煤層瓦斯湧出量占工作麵瓦斯湧出量的30%左右;鄰近層、圍岩及采空區瓦斯占工作麵瓦斯湧出量的70%左右,是工作麵瓦斯湧出的主要來源。
????2 工作麵瓦斯綜合治理的對策
????根據03manbetx
,本煤層瓦斯、鄰近層瓦斯及41118工作麵采空區瓦斯的湧出,構成41120工作麵瓦斯的主要來源。在製定41120工作麵的瓦斯綜合治理方案時采取了分而治之的原則。
????(1)合理配置風量,稀釋本煤層及采空區湧出的瓦斯。根據工作麵進、回風巷設計斷麵、回采期間巷道受采動變形因數及風流在采空區的流動規律,考慮工作麵回采時采用運輸巷超前回風巷15ｍ的特點及通風係統狀況,並為避免工作麵風量大量流入采空區,將采空區瓦斯大量攜帶到工作麵及回風流,工作麵配置風量為1100ｍ3/ｍｉｎ。
????(2)本煤層瓦斯預抽。在41120運輸巷掘進期間,每隔24ｍ布置1個鑽場,共20個鑽場,每個鑽場布置10個鑽孔,沿煤層傾向布置,傾角3°～8.5°,鑽孔夾角為10°,開孔間距>0.4ｍ,鑽孔深度為70～120ｍ,呈扇型均勻布置在工作麵內(圖1)。
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????圖1 本煤層瓦斯預抽鑽孔布置圖
????采用ＳＫＷ-85瓦斯抽放泵,主管路Φ250ｍｍ,高負壓對41120工作麵進行本煤層預抽瓦斯。
????(3)采空區埋管瓦斯抽放。利用1台2ＢＥＣ50水環式真空泵對工作麵采空區及上隅角的瓦斯進行抽放。41120工作麵回采前,預先在工作麵回風巷 預埋1趟Φ325ｍｍ瓦斯抽放管,根據頂板垮落步距及工作麵初次來壓及周期來壓的規律,在抽放管上每隔30ｍ安裝Φ325ｍｍ等徑三通並加閘閥,隨工作麵的回采安設交替邁步“Ｔ”型網管,同時在上隅角構築隔離牆(圖2)。
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????圖2 “Ｔ”型網管布置圖
????“Ｔ”型網管放置在位於回風巷頂板的抽放硐室內,並用“井”型木垛加固。在回風巷內每隔30ｍ預安裝的交替邁步“Ｔ”型網管埋進上隅角隔離牆後,打開閘閥控製流量對上隅角積聚的瓦斯進行抽放。當隔離牆施工至閘閥處時,則完全打開閘閥對采空區和上隅角的瓦斯進行抽放。
????(4)走向近水平高位瓦斯抽放鑽孔抽放。走向近水平高位水平鑽孔抽放又稱頂板裂隙帶抽放瓦斯。根據礦山壓力規律,在回采過程中,工作麵周圍將形成一個采動應力場,采動應力場及其影響範圍在垂直方向上形成3個帶,即冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。在水平走向方向上形成3個區,即煤壁支撐影響區、離層區和重新壓實區。在這個采動壓力場中形成的裂隙空間,便成為瓦斯流動的通道。通過高位鑽孔的抽放負壓,加速了裂隙帶內瓦斯的流動,從而使走向近水平高位鑽孔能夠抽出高濃度瓦斯。
????41120工作麵設計4條高位瓦斯抽放巷,巷道內施工鑽孔4～9個,開孔間距>0.4ｍ,鑽孔傾角2°～4°,終孔布置在工作麵距回風巷下側20ｍ內,距頂板10ｍ的頂板內,孔深為100ｍ,後一個高位巷施工鑽孔覆蓋前一個高位巷鑽孔20ｍ(圖3)。
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????圖3 高位巷近水平鑽孔布置圖
????高位瓦斯抽放巷在41120回風巷內開口,沿垂直回風巷向采麵內側按設計仰角掘進巷道,掘至距41120工作麵頂板10ｍ高度後,做一個打鑽平台,在平台內逆采麵推進方向施工直徑為Φ153ｍｍ的近水平抽放鑽孔,封孔後連接在抽放支管上,然後在高位抽放巷偏口構築密閉牆,采用2ＢＥＣ50泵對41120工作麵采空區頂板裂隙帶的瓦斯進行抽放(與走向傾斜瓦斯抽放鑽場抽放管共享)。
