古書院礦152303工作面瓦斯治理技術研究

摘 要：本文在對綜采工作面煤層瓦斯的賦存規律和瓦斯涌出來源分析基礎上，結合開采層賦存特征，根據采空區上方“三帶”的分布特點，針對古書院礦152303工作面的實際情況，提出了瓦斯治理的綜合方案：即在鄰近層布置一扇形鉆孔抽采采空區瓦斯，保證工作面開切眼的順利開采；在本煤層回風巷內布置高位鉆孔，抽采上隅角瓦斯；并在現場進行了工業性試驗，取得了良好的治理效果，保證了綜采工作面的安全高效開采。

關鍵詞：瓦斯治理 上隅角 高位鉆孔 抽采參數

中圖分類號：TD724 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0067-02

古書院礦是山西省晉城煤業集團所屬的一座大型現代化礦井，地處晉城市城區北環路，年產煤量350 萬t。井田含煤地層共含可采煤層3層，即山西組3#煤層和太原組9#、15#煤層。9#煤已基本回采結束（剩余儲量為300萬），15#煤東、西翼均已開始回采。15#煤原采用“兩進一回”通風方式。“兩進一回”通風方式相比U型通風方式增加了一條專用回風巷及多個通風橫川，巷道掘進量較大，而且15#煤受地質條件約束，巷道掘進施工速度較慢，工作面投入使用所需時間長，影響采掘平衡。需將通風系統改為“U型”通風，“U型”通風上隅角瓦斯易積聚，因此設計相應的瓦斯抽采方案進行瓦斯治理很有必要。

1 瓦斯抽采方案

15#煤工作面瓦斯主要來源于9#煤層采空區。根據分源治理思想確定抽采方案為頂板走向鉆孔抽采本煤層瓦斯結合鄰近層瓦斯抽采[1]。

（1）鄰近層：在9#煤層92313工作面回風巷內布置扇形傾向鉆孔抽采92307采空區瓦斯，抽采產生的負壓效果，可減少滲入開采層瓦斯量。

在9#煤層92313工作面，利用已掘出92226回風巷，在距92226巷橫川15 m位置布置鉆場，在鉆場內施工5個鉆孔，鉆孔布置如圖1、2所示，沿煤層頂板打傾斜扇形鉆孔，鉆孔傾角為20°，終孔位置距煤層頂板24 m，鉆孔長度為70 m。（見圖1、圖2）

（2）開采層：在152303工作面回風巷內布置頂板走向鉆孔，抽采采空區內瓦斯富集區瓦斯[2]。頂板走向鉆孔抽采區域及布置如圖3所示。

①鉆孔終孔層位。

煤層開采導致直接頂垮落，處在其中的鉆孔受巖層破壞移動的影響將失去抽采作用。受垮落角、鉆孔傾角和抽采能力的影響，每個鉆孔都存在抽采盲區。為了保證相鄰鉆場抽采瓦斯的連續性，鉆場之間存在鉆孔壓茬。在頂板垮落過程中，老頂巖層處于懸臂梁狀態，老頂的破斷是一個周期性循環過程，破斷初期對應鉆孔最小壓茬，破斷終期對應鉆孔最大壓茬。

2 抽放泵選型

安設兩臺ZWY-110/160-G抽放泵，抽放能力滿足要求。抽放線路：抽放氣體—伸縮性抽放管路—回風管路—抽放泵站—回風巷道—風井。（見表1）

技術特點如下。

（1）考慮井下工作環境，可移動，安裝方便。

（2）該系列產品功能齊全，機構合理。

（3）管路過濾排渣裝置可有效的保護泵體不受損害。

（4）可監測泵站周圍瓦斯濃度，具有瓦斯超限聲光報警自動停機的功能。

（5）停水保護裝置在缺水的情況下自動停機。

（6）自行設計制造恒水位汽水分離器，體積小效率高，使氣體與水充分分離。

（7）配備的孔板流量計可準確的對泵站吸氣管內甲烷混合氣體的流量進行測定。

（8）用于預抽、邊掘邊抽、邊采邊抽、上隅角抽放，抽放能力強流量大，不受瓦斯濃度限制。

3 瓦斯治理效果評價

2012年10月4日至2013年3月16日對152303工作面回采期間瓦斯濃度進行監測，將一天當中同一地點測值取最大值。

工作面開始回采后，瓦斯濃度基本保持在0.5%以下（圖5）。

滾筒下風側10 m處瓦斯濃度在0.3%～0.5%之間（圖6），比工作面其它位置偏高。其原因一方面是落煤瓦斯涌出，另一方面是采煤機下風側形成渦流，導致污風滯留。

測上隅角瓦斯濃度最低值為0.18%，最高值為0.48%（圖7）。

回風巷內瓦斯濃度在0.2%～0.5%，平均為0.35%（圖8）。

從監測結果來看，所設計的瓦斯治理方案合理，滿足工作面瓦斯治理要求。

4 結論

制定了具有針對性的瓦斯抽采方案，對152303工作面進行綜合治理，該方案的特點是9#煤采空區瓦斯抽采與15#煤上隅角瓦斯治理相結合，取得了良好的治理效果。

參考文獻

[1]林柏泉.礦井瓦斯防治理論與技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2010，6.

[2]賈寶財，劉振宇.U型通風方式采煤工作面上隅角瓦斯處理方法[J].煤炭技術，2008，27（5）：88-89.

[3]于不凡.煤礦瓦斯災害防治及利用技術手冊[M].煤炭工業出版社，2005.