采空區(qū)調(diào)壓治理工作面瓦斯技術(shù)的研究與應(yīng)用

宋煥虎

(開灤(集團(tuán))唐山礦業(yè)分公司,河北省唐山市,063000)

采空區(qū)調(diào)壓治理工作面瓦斯技術(shù)的研究與應(yīng)用

宋煥虎

(開灤(集團(tuán))唐山礦業(yè)分公司,河北省唐山市,063000)

在唐山礦通風(fēng)系統(tǒng)布置的基礎(chǔ)上,對Y485外綜放工作面通風(fēng)壓力與瓦斯涌出變化關(guān)系進(jìn)行了分析,研究了利用鄰近上部采空區(qū)及尾巷密閉進(jìn)行泄放治理瓦斯技術(shù);通過調(diào)整通風(fēng)壓力,迫使Y485外工作面瓦斯向鄰近T1455采空區(qū)和Y485尾巷密閉運(yùn)移,不僅有效降低了Y485外工作面瓦斯?jié)舛?同時提高了Y485尾巷及上部采空區(qū)抽放濃度,保證Y485外工作面安全生產(chǎn)。

采空區(qū) 通風(fēng)系統(tǒng) 通風(fēng)壓力 瓦斯涌出量 調(diào)壓

唐山礦業(yè)公司是具有百年開采歷史的高瓦斯礦井,井下采空區(qū)相互連接,生產(chǎn)區(qū)域相對集中。Y485外綜放工作面位于岳胥區(qū),是唐山礦業(yè)公司礦井的主力工作面之一,擔(dān)負(fù)全礦井的主要生產(chǎn)任務(wù)。該區(qū)域通風(fēng)路線長、通風(fēng)阻力大,通風(fēng)能力緊張;采空區(qū)相互連通,工作面瓦斯涌出量受鄰近采空區(qū)影響大。以往綜放工作面采用施工輔助風(fēng)道治理瓦斯,但Y485外工作面為了降低生產(chǎn)成本,采用高位鉆孔代替了輔助風(fēng)道,由于首次試驗(yàn),導(dǎo)致鉆孔抽放濃度較低;現(xiàn)有常規(guī)瓦斯治理手段不能完全解決工作面回風(fēng)及其上隅角瓦斯超限的安全隱患。為此,筆者結(jié)合工作面布置條件和瓦斯涌出規(guī)律,提出了利用采空區(qū)調(diào)壓的方法解決瓦斯隱患問題,得到了很好的效果。

1 工作面概況

Y485外工作面為13－14水平岳胥區(qū)工作面,東部為Y486采空區(qū),上方為5煤層T1454和T1455采空區(qū)。Y485外工作面與上部T1455采空區(qū)系統(tǒng)布置見圖1所示。工作面走向長度600 m,傾斜長度150 m,煤層傾角平均19°,煤層厚度平均10.5 m。Y485外工作面開采9煤層,9煤層屬復(fù)合式煤層結(jié)構(gòu)。工作面回采期間瓦斯涌出量在13～15 m3/min。煤塵爆炸指數(shù)50.04%,具有爆炸危險性;自然發(fā)火期10個月。工作面回采方式為綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。

圖1 Y485外工作面與上部T1455采空區(qū)系統(tǒng)布置圖

Y485外工作面配風(fēng)量為14.5 m3/s,目前工作面利用3套60 m3/min瓦斯抽放泵分別對工作面高位鉆孔、上隅角、尾巷密閉進(jìn)行抽放,抽放瓦斯量為7～9 m3/min,抽后回風(fēng)瓦斯?jié)舛热栽?.6%左右,上隅角瓦斯?jié)舛仍?%～1.8%之間,存在瓦斯積存的隱患,不利于礦井的安全生產(chǎn)。

2 工作面瓦斯涌出分析

2.1 鄰近采空區(qū)影響

通過對Y485尾巷、Y485外工作面及鄰近采空區(qū)T1455的通風(fēng)壓力測定和現(xiàn)場勘查,得出T1455采空區(qū)和Y485尾巷密閉壓力均大于Y485外工作面上隅角。分析原因發(fā)現(xiàn)T1455采空區(qū)密閉漏風(fēng)進(jìn)入Y485外采空區(qū),導(dǎo)致上隅角瓦斯不能運(yùn)移排放,且瓦斯抽放泵能力有限,造成工作面瓦斯涌出量增加,瓦斯?jié)舛壬摺?/p>

2.2 大氣壓(大氣壓強(qiáng))影響

通過對Y485外工作面風(fēng)排瓦斯?jié)舛燃俺榕磐咚節(jié)舛冗M(jìn)行分析,得出風(fēng)排瓦斯涌出量隨著大氣壓的下降而增大,抽排瓦斯?jié)舛入S著大氣壓的下降而升高。因此可以判斷當(dāng)大氣壓下降時,本煤層采空區(qū)及鄰近采空區(qū)瓦斯均向Y485工作面運(yùn)移,導(dǎo)致瓦斯涌出量增大。

3 采空區(qū)調(diào)壓方案

3.1 上部采空區(qū)運(yùn)移

T1450區(qū)域位于Y485外工作面上部,煤層間距40 m左右,隨著工作面回采,Y485外工作面采空區(qū)與上部T1455采空區(qū)相互連通;通過調(diào)整T1450區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng),在T1456工作面回風(fēng)側(cè)構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)門,降低T1455采空區(qū)壓力,迫使Y485外工作面瓦斯向T1455采空區(qū)運(yùn)移。

3.2 尾巷密閉運(yùn)移

Y480區(qū)域位于Y485外工作面北部,隨著工作面回采,Y485外采空區(qū)與Y480區(qū)域采空區(qū)已相互連通;通過調(diào)整Y480區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng),分別在Y480煤邊眼、Y485風(fēng)道外段及Y480底繞道構(gòu)筑調(diào)節(jié)風(fēng)門,降低Y485尾巷壓力,迫使Y485外工作面瓦斯向Y485尾巷密閉運(yùn)移。

為了便于實(shí)施效果的檢驗(yàn),選取了設(shè)有觀察監(jiān)測孔的Y485風(fēng)道尾巷密閉、Y485運(yùn)道尾巷密閉、T1455風(fēng)道密閉及T1455運(yùn)道密閉4個點(diǎn)與Y485外工作面進(jìn)行壓差比較,見表1。

表1 T11455、Y485尾巷與Y485工作面測壓數(shù)據(jù)

4 瓦斯治理效果

2014年12月13日對Y480及T1450區(qū)域進(jìn)行了通風(fēng)壓力調(diào)整,使Y485外工作面通風(fēng)壓力高于尾巷和上部采空區(qū),迫使工作面瓦斯向鄰近采空區(qū)運(yùn)移,其中尾巷密閉瓦斯抽放濃度在10%～13%的范圍內(nèi),上部采空區(qū)密閉瓦斯抽放濃度在14%～16%的范圍內(nèi),工作面抽放系統(tǒng)抽放瓦斯量達(dá)15 m3/min左右,調(diào)壓后工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.2%～0.3%。調(diào)壓前、后Y485外工作面回風(fēng)巷瓦斯變化情況見圖2。上隅角瓦斯?jié)舛?.35%～0.50%,保證了工作面安全回采。

圖2 調(diào)壓前、后Y485外工作面回風(fēng)巷瓦斯變化情況

5 取得的效益

(1)根據(jù)以往綜放工作面的瓦斯治理經(jīng)驗(yàn),結(jié)合礦井瓦斯治理新技術(shù)和新裝備的投入,改變過去輔助風(fēng)道分段封閉抽放工藝,以上隅角埋管及高位鉆孔抽放瓦斯為主,結(jié)合采空區(qū)調(diào)壓技術(shù),提高尾巷密閉和上部采空區(qū)密閉的抽放效果,取消原來的輔助風(fēng)道,減少了掘進(jìn)工程量600 m,保證了礦井正常的生產(chǎn)銜接和工作面正常回采,按每米掘進(jìn)8500元計(jì)算,可節(jié)省費(fèi)用510萬元。

(2)通過采空區(qū)調(diào)壓對Y485外工作面瓦斯治理后,分析了回采工作面生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益,計(jì)算得出采空區(qū)調(diào)壓后比調(diào)壓前工作面生產(chǎn)每班多進(jìn)尺0.1 m,以每日2班計(jì)算,多進(jìn)尺0.2 m,工作面傾斜長度150 m,煤層傾角平均19°,煤層厚度平均10.5 m計(jì)算,累計(jì)每天多出煤433.5 t,按照當(dāng)前原煤煤炭價格300元/t為基計(jì),每日多收入約13萬元。

(3)通過調(diào)壓技術(shù)迫使Y485外工作面瓦斯向T1455采空區(qū)和Y485尾巷密閉運(yùn)移,不但降低了工作面瓦斯?jié)舛?同時提高了瓦斯抽放濃度,如利用發(fā)電預(yù)計(jì)每天可多電50 k Wh。

(4)該項(xiàng)目利用了礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算、風(fēng)壓調(diào)節(jié)等綜合性技術(shù),實(shí)現(xiàn)了通過采空區(qū)調(diào)壓解決工作面瓦斯?jié)舛葐栴}。通過實(shí)踐,采空區(qū)調(diào)壓治理工作面瓦斯可以進(jìn)行推廣應(yīng)用到礦井工作面瓦斯防治工作中,項(xiàng)目綜合技術(shù)要點(diǎn)達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

6 結(jié)束語

(1)調(diào)壓治理瓦斯與均壓防火產(chǎn)生矛盾,采用采空區(qū)調(diào)壓技術(shù)治理瓦斯時,要加強(qiáng)檢查好有害氣體的成分及濃度,應(yīng)提前考慮到防治自然發(fā)火措施。

(2)采空區(qū)調(diào)壓技術(shù)應(yīng)根據(jù)工作面系統(tǒng)布置情況而論,必須確保瓦斯有運(yùn)移通道,方可使用。

(3)該技術(shù)的應(yīng)用,應(yīng)隨時進(jìn)行壓力測定,確保工作面通風(fēng)壓力始終處于正壓,同時可利用示蹤氣體判斷采空區(qū)瓦斯運(yùn)移路徑。

[1] 張國樞.通風(fēng)安全學(xué)[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2000

[2] 王猛,朱炎銘等.唐山礦瓦斯賦存的地質(zhì)控制因素研究[J].中國煤炭,2012(3)

[3] 鄭友剛,姚志勇.瓦斯抽采技術(shù)在唐山礦的研究應(yīng)用[J].中國煤炭,2012(4)

[4] 汪金業(yè).調(diào)壓技術(shù)在新莊孜礦防治瓦斯中的應(yīng)用[J].淮南職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003(4)

(責(zé)任編輯 張艷華)

Study on goaf air pressure regulating for the gas treatment of fully mechanized caving face and its application

Song Huanhu
(Kailuan Coal Industry Group Tangshan Branch,Tangshan,Hebei 06300,China)

Based on the layout of ventilation system of Tangshan coal mine,the variation relationship between ventilation pressure and gas emission of Y485 fully mechanized caving face was analyzed and the gas treatment technique by gas discharging from the goafs of top adjacent layer and seals of tail roadway was studied.The gas of Y485 fully mechanized caving face was migrated to the T1455 goaf and Y485 tail roadway seal by regulating the ventilation pressure,which effectively decreased the gas concentration of working face and increased the gas extraction concentration of Y485 tail roadway and ensured safe production of Y485 working face.

goaf,ventilation system,ventilation pressure,gas emission,pressure regulating

TD712.6

A

宋煥虎(1971－),男,河北豐寧縣人,采煤高級工程師,1996年7月畢業(yè)于河北理工學(xué)院采礦工程專業(yè),現(xiàn)任開灤(集團(tuán))唐山礦業(yè)分公司總工程師。