高瓦斯礦井綜采工作面取消外錯(cuò)尾巷的瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)用研究

李榮升

（陽(yáng)泉市南莊煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西陽(yáng)泉 045000）

高瓦斯礦井綜采工作面取消外錯(cuò)尾巷的瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)用研究

李榮升

（陽(yáng)泉市南莊煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西陽(yáng)泉 045000）

為了解決高瓦斯礦井綜采工作面“U+L”通風(fēng)模式中存在的瓦斯集聚問題，減少尾巷掘進(jìn)工程量和資金投入，緩解生產(chǎn)銜接，在南煤集團(tuán)12號(hào)煤層4610工作面進(jìn)行了工作面優(yōu)化布置和瓦斯抽采綜合設(shè)計(jì)，利用備用工作面的1條順槽巷道兼做相鄰綜采工作面的瓦斯抽采巷。研究表明，12號(hào)煤層回采工作面在取消瓦斯尾巷后，采用“U”型通風(fēng)方式結(jié)合瓦斯分源綜合抽采可以解決工作面瓦斯問題，消除由于使用尾巷帶來(lái)的不安全因素，保證綜采工作面正常生產(chǎn)，為后續(xù)回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)選擇提供了依據(jù)。

綜采工作面；外錯(cuò)尾巷；瓦斯綜合抽采

南莊煤礦屬于高瓦斯礦井，為了治理瓦斯的需要，改變傳統(tǒng)的“U”型通風(fēng)為“U+L”型模式。這種布置方式在原回風(fēng)巷的基礎(chǔ)上增設(shè)了一條尾行回風(fēng)，工作面回風(fēng)流分成了兩部分，一部分沿風(fēng)巷流動(dòng)，另一部分沿專排巷流動(dòng)，由于專排巷與采空區(qū)聯(lián)通，滯后于工作面，有利于采空區(qū)高濃度瓦斯沿此巷道排出，減少采空區(qū)瓦斯向上隅角處涌出，緩減上隅角瓦斯超限[1-3]。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該通風(fēng)模式依然存在一些弊端：尾巷掌頭為獨(dú)頭巷道，使用局扇供風(fēng)，一旦停風(fēng)會(huì)造成瓦斯積聚；尾巷內(nèi)本身瓦斯?jié)舛容^高，加上偶爾局扇停風(fēng)，對(duì)巡檢人員安全不利；尾巷與回風(fēng)巷之間施工較多的聯(lián)絡(luò)橫貫，工程量大、成本高。隨著瓦斯抽采技術(shù)的提升，綜采工作面采取了瓦斯綜合抽放的辦法，抽放率達(dá)到80%以上[4-5]，涌出工作面巷道空間的瓦斯量得到了有效控制，取消了外錯(cuò)尾巷的布置，對(duì)工作面設(shè)計(jì)改革和礦井安全建設(shè)意義重大[6]。

1 工作面概況

4610工作面是一個(gè)薄層綜采工作面，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，煤層傾向大致西北低、東南高、中部平緩。工作面煤層傾角約3°~5°，局部區(qū)域受構(gòu)造影響煤層傾角增至7°左右。

該煤層屬于石炭系太原組的12號(hào)煤層，煤層結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，基本為0.2｛0.2｝1.1，平均煤層厚度為1.3 m，頂板為泥巖、堅(jiān)硬砂巖，底板為細(xì)砂巖，蓋山厚度為315m~455m。煤層原始瓦斯含量11.05 m3/min，受到上覆不可采9號(hào)煤、10號(hào)煤、11號(hào)煤的影響，鄰近層瓦斯涌出量較大。煤層本身屬于三級(jí)不易自燃煤層，煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性。

2 工作面設(shè)計(jì)及解決瓦斯問題的方案

4610 工作面采用“一進(jìn)一回”的U型通風(fēng)方式布置，即正巷進(jìn)風(fēng)，副巷回風(fēng)，走向長(zhǎng)度946 m，傾向長(zhǎng)度176 m，正副巷巷道斷面均為11.88 m2。工作面不再布置外錯(cuò)尾巷回風(fēng)，采用相鄰的4609備用工作面的正巷作為本工作面的瓦斯抽采巷，與本工作面正副巷同時(shí)設(shè)置瓦斯抽放系統(tǒng)，形成立體空間綜合瓦斯抽放格局解決工作面瓦斯問題，具體布置見圖1。

圖1 4610工作面通風(fēng)方式布置示意圖

2.1工作面配風(fēng)量

按照瓦斯抽采后工作面巷道空間瓦斯涌出測(cè)算，工作面瓦斯涌出量為5.6 m3/min，配風(fēng)量1200 m3/min。抽采巷按照4609備用工作面配風(fēng)量為600m3/min。工作面初采或者遇到地質(zhì)構(gòu)造時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加風(fēng)量。

2.2工作面瓦斯抽采方案

瓦斯抽放方法采取分源抽放的辦法。工作面正巷與副巷分別向煤層打鉆布置近水平鉆孔，進(jìn)行本煤層瓦斯預(yù)抽放；工作面副巷向上覆11號(hào)煤層打鉆布置迎向鉆孔，進(jìn)行近鄰近層瓦斯抽放；工作面抽采巷分別向上覆9號(hào)煤和11號(hào)煤打鉆布置高低位鉆孔，進(jìn)行遠(yuǎn)近鄰近層分源抽放。另外，采空區(qū)瓦斯抽放由抽采巷通過與副巷之間的橫貫進(jìn)行留管抽放，配合副巷上隅角留管抽放采空區(qū)。

1）本煤層預(yù)抽方法。正副巷沿煤層走向垂直巷道方向分別向煤層布置平行鉆孔，間距4 m，孔徑94mm，孔深80m。施工過程中可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整鉆孔布置，但必須保證鉆孔間距不大于5 m，東西兩側(cè)鉆孔交叉長(zhǎng)度不小于2m。巷道內(nèi)各敷設(shè)1趟φ226mm瓦斯抽放管，與礦井主抽放系統(tǒng)連接進(jìn)行本煤層瓦斯抽放。

2）鄰近層瓦斯抽放方法。副巷沿煤層走向布置鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)間距20m，每個(gè)鉆場(chǎng)向煤層頂部11號(hào)煤打4個(gè)鉆孔，成扇形布置，孔徑153 mm，孔深47 m~93 m。巷道內(nèi)敷設(shè)一趟φ380 mm瓦斯抽放管，與礦井主抽放系統(tǒng)連接進(jìn)行近鄰近層瓦斯抽放。

抽采巷沿煤層走向方向布置高低位鉆孔。每20 m布置1個(gè)低位鉆孔，終孔到11號(hào)煤層，孔徑153 mm，孔深63 m；每25 m布置1個(gè)高位鉆孔，終孔到9號(hào)煤層，孔徑153mm，孔深79m。每對(duì)高低位鉆孔間距5m。巷道內(nèi)敷設(shè)2趟φ380mm瓦斯抽放管，1趟連接高位鉆孔，1趟連接低位鉆孔，2趟管路分別與礦井主抽放系統(tǒng)連接，進(jìn)行近鄰近層瓦斯抽放。

3）采空區(qū)瓦斯抽放方法。在副巷與抽采巷之間施工聯(lián)絡(luò)橫貫，封閉橫貫預(yù)留瓦斯抽放管，開采過程中利用抽采巷的1趟抽放管對(duì)接橫貫預(yù)留管進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放；將副巷抽放鉆孔的管路留在采空區(qū)，用閥門控制逐段打開管路進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放。

3 結(jié)果分析

1）采用該技術(shù)方案后，12號(hào)煤綜采工作面不再布置外錯(cuò)尾巷，為礦井減少了巷道和閉墻施工投入，節(jié)約了成本。4610工作面取消外錯(cuò)尾巷，1條外錯(cuò)尾巷加上副尾巷橫貫巷道19個(gè)，少掘進(jìn)尺1 330 m節(jié)省399萬(wàn)元的掘進(jìn)成本；每道橫貫原來(lái)需要設(shè)置2道閉墻與20 m抽放管，取消外錯(cuò)尾巷后可減少閉墻工程費(fèi)用57萬(wàn)元；整個(gè)采區(qū)大約可節(jié)約掘進(jìn)成本1 824萬(wàn)元。

2）在取消外錯(cuò)尾巷的情況下，采取了瓦斯綜合抽放措施，有效控制了工作面瓦斯涌出量，回采期間回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛?.2%~0.4%，上隅角瓦斯?jié)舛?.2%~0.6%，能夠保證工作面正常生產(chǎn)，說(shuō)明工作面這種布局合理、可行。

3）徹底消除了由于使用尾巷帶來(lái)的不安全因素，如局扇停風(fēng)造成的瓦斯積聚、瓦斯超限、工作面停產(chǎn)等問題。

4）取消外錯(cuò)尾巷的成功，為本礦今后的工作面設(shè)計(jì)提供了依據(jù)，同時(shí)也緩解了生產(chǎn)銜接問題，同時(shí)符合了新版《煤礦安全規(guī)程》取消設(shè)置尾巷規(guī)定的要求，開創(chuàng)了同行先例。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過4610綜采工作面的研究實(shí)踐，說(shuō)明采用相鄰備用工作面順槽巷道作為綜采工作面瓦斯抽采巷合理可行，今后在該礦的綜采工作面可以不再布置外錯(cuò)尾巷；證明了本礦可以采用瓦斯綜合治理方法控制工作面瓦斯的涌出，能夠保證工作面正常安全生產(chǎn)，采用U型通風(fēng)方式布置完全能夠滿足工作面設(shè)計(jì)要求。

[1]高貴祥.“U+L”型通風(fēng)治理回采工作面上隅角瓦斯[J].煤礦安全,2009(12):15-17.

[2]姜小龍.保護(hù)層開采綜采面“U+L”通風(fēng)瓦斯防治技術(shù)研究[D].包頭：內(nèi)蒙古科技大學(xué)，2013.

[3]蔡佳文,楊勝?gòu)?qiáng),焦?jié)h林,等.“U+L”型通風(fēng)系統(tǒng)條件下采空區(qū)三維流場(chǎng)實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭工程，2016,48(8):89-92.

[4]朱金社.馬蘭礦10503綜采工作面瓦斯綜合治理[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011(39):40-41.

[5]趙傳浩.實(shí)施瓦斯綜合抽放提高礦井抽放率[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2002,30(10):36-38.

[6]楊宏民,王啟宇.南莊煤礦回采工作面取消瓦斯尾巷可行性研究[J].中國(guó)煤炭，2014,40(6):110-112.

（編輯：樊敏）

App lication of Com prehensive Gas Drainage w ith Elim inating Outward Staggered Tail Roadways in Fully M echanized Face of High Gas M ine

LIRongsheng
(Ventilation Department,Nanzhuang Coal(Group)Ltd.,Co.,Yangquan 045000,China)

In order to solve thegas concentration in U+L ventilation of fullymechanizedmining face in high gasmine,reduce the excavation work and capital investment in tail roadways,and ease production convergence,theworking face layoutwas optimized and comprehensive gas drainagewas designed in the No.4610 working face of No.12 coal seam of South Coal Group.A gateway of the spareworking facewas also used as the gas drainage lane for the adjacent fully-mechanized working face.The results show that, after the elimination of the tail roadway on No.12 coalmining face,the comprehensive drainage technology with differentiating sourcesand U ventilation can solve thegasproblem on theworking face by eliminating the insecurity factors caused by the tail roadway,which could ensure the production of the fully mechanized coalmining faceand provide thebasis for ventilation system selection of the follow-upmining face.

fully-mechanized mining face;outward staggered tail roadways;comprehensive gas drainage

TD 26

A

1672-5050（2016）06-033-03

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.010

2016-10-20

李榮升（1973-），男，山西盂縣人，大學(xué)本科，工程師，從事煤礦通風(fēng)安全、瓦斯防治工作。