低瓦斯礦井上隅角瓦斯超限治理技術

2016-06-02 05:49:38葛飛

現代礦業 2016年2期

葛　飛

(山西潞安集團余吾煤業有限公司)

低瓦斯礦井上隅角瓦斯超限治理技術

葛飛

(山西潞安集團余吾煤業有限公司)

摘要以三交河煤礦2-505工作面為研究對象，分析了低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限的原因，并提出了治理措施,結果表明，工作面上隅角瓦斯濃度由0.6%～2.8%降低至0.5%～0.9%，工作面的日推進距離由以前的2.4 m提高到4.8 m，有效地解決了低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限的問題。

關鍵詞低瓦斯礦井瓦斯超限上隅角充填高位鉆孔

根據十二五規劃，煤炭依然是我國的主要能源，是我國能源的支柱。但是隨著煤礦開采強度和開采深度不斷地增加，瓦斯災害問題日益嚴重，尤其是工作面上隅角瓦斯超限問題[1-4]，為此，許多學者進行了研究。陳殿賦等以保德煤礦為例，對上隅角瓦斯的來源進行了系統的分析，提出了埋管抽放、吊掛傾斜風障、安設增壓板閉和局部改變通風系統等治理方法[5]；王克武等以山西保利鐵新煤礦為研究對象，對工作面瓦斯的來源進行了分析，提出了大風量法、正壓稀釋法、風機抽采法、總排負壓抽采法和改進總排負壓抽采法等治理措施[6]；張為根據自己多年的經驗，總結出了采煤工作面上隅角瓦斯超限時應該注意的幾個問題[7]；于勵民以平煤八礦14081工作面為研究對象，對高瓦斯工作面上隅角瓦斯涌出的特征進行了分析，提出了在高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限的綜合治理的方法[8]；劉建中等以山西三元福達礦井為對象，研究了高瓦斯礦井上隅角瓦斯超限的問題，提出了高位鉆孔配合埋管抽放的治理方法[9]；李紅曉等運用最小二乘法對工作面上隅角瓦斯濃度進行了分析[10]；范向軍等對瓦斯來源和上隅角瓦斯超限進行了分析，提出了增加風量、設置風障、吊掛水射流風機、偽巷排放、隅角埋管抽放和高位鉆孔抽放等治理方法[11]；匡帥等以屯留煤礦N2202綜放工作面為研究對象，針對上隅角瓦斯超限問題提出了回風巷裂隙帶鉆孔高效抽采和回風巷頂板插管等治理措施[12]。

綜上所述，上隅角瓦斯治理問題是很突出的，尤其是在低瓦斯礦井的上隅角瓦斯問題很容易被忽略，從而給工人的人身安全造成了很大的威脅，嚴重制約了礦井的安全高效生產。因此，以低瓦斯礦井為研究對象，提出了工作面上隅角瓦斯超限的治理方法。

1工作面概況

三交河煤礦位于呂梁山脈東麓，高低起伏，采用豎井、斜井和平硐聯合開拓方式，屬于低瓦斯礦井，Ⅱ類自燃煤層，現開采2#煤層，礦井采用“三進兩回”通風方式，分別是主平硐、主斜井、中社進風巷進風，楊坡回風立井、金山溝回風立井回風。2-505工作面順槽長1 900 m，切巷長200 m。工作面采用U型通風方式，運輸巷回風，材料巷進風，2-505工作面絕對瓦斯涌出量為4.2 m3/min，相對瓦斯涌出量為1.24 m3/t。

2上隅角瓦斯超限原因分析

2.1采空區風流匯合

2-505工作面采用U型通風方式，在運輸巷和材料巷會存在一定的風流壓差，從材料巷進入工作面的風流分為兩部分：一部分直接經過工作面；另一部分先經過采空區，與采空區內的氣流交換，逐漸向工作面返回，最后匯集于2-505工作面上隅角，另外，采空區會存在一定的瓦斯，由于瓦斯的密度比較輕，會往上跑。因此，很容易造成上隅角瓦斯積聚。 2-505工作面風流示意見圖1。

圖1　2-505工作面風流示意

2.2上隅角的風流狀態

由于2-505工作面的上隅角離煤壁和采空區比較近，風流速度相對較低，從而形成渦流狀態，當采空區瓦斯運移到2-505工作面上隅角時，瓦斯在上隅角呈旋轉狀態，形成高濃度瓦斯。

2.3鄰近煤層瓦斯

2-505工作面開采2#煤層上組煤，由于2#煤層上組煤與下組煤的平均距離為8.4 m，因此，開采上組煤時，下組煤層的瓦斯會流入2-505工作面的采空區，增加采空區瓦斯的濃度。

3治理措施

3.1上隅角充填

綜合2-505工作面上隅角瓦斯超限的原因分析，減少從采空區流過上隅角的風流量可以減小上隅角瓦斯的濃度。因此，用膠絲袋裝入不燃性材料對上隅角進行動態封堵，這樣可以防止采空區的瓦斯大量積聚在上隅角。

3.2擋風簾設置

擋風簾雖然是一種比較傳統的方法，但是當采煤工作面上隅角瓦斯超限時，是一種很好的臨時補救方法，它可以將一部分工作面的風流引導到上隅角，稀釋上隅角的瓦斯濃度，解決上隅角瓦斯超限問題。擋風簾設置見圖2。

圖2　工作面擋風簾設置

3.3頂板高位鉆孔

綜合上述瓦斯超限原因，降低采空區瓦斯的濃度可以很好地解決上隅角瓦斯超限的問題。采用頂板高位鉆孔抽放采空區瓦斯。

2-505工作面采高為2.25 m，按照煤層頂板冒落帶高度約為采高的3～4倍、裂隙帶為采高的4～8倍考慮，通過計算應將鉆孔的最佳位置布置在距材料巷壁5～50 m、落底高度為0～9 m 處。鉆孔的組間距是50 m，鉆孔間距為0.5 m，共設置3個鉆孔。鉆孔參數見表1，鉆孔布置見圖3。

4結論

在2-505工作面開采初期，工作面未采用瓦斯治理措施，上隅角瓦斯濃度在0.6%～2.8%，給工作面的安全生產帶來了嚴重的威脅。采用上隅角充填、設置擋風簾和高位鉆孔等瓦斯治理措施后，工作面上隅角瓦斯濃度降低到0.5%～0.9%，徹底解決了瓦斯超限問題，日推進距離由原來的2.4m提高到4.8 m左右，確保2-505采煤工作面的安全生產，經濟效益顯著，該技術對于低瓦斯礦井具有很大的推廣價值。