上隅角埋管抽采工藝改進與應用

宋煥虎（開灤（集團）唐山礦業分公司，河北省唐山市，063000）

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上隅角埋管抽采工藝改進與應用

宋煥虎
（開灤（集團）唐山礦業分公司，河北省唐山市，063000）

摘 要針對煤礦傳統埋管抽采瓦斯現使用的高密度聚乙烯管路埋管存在的材料成本高、抽采效率低、管路無法回收的問題，唐山礦進行了管路回撤裝置的研究，采取無縫鋼管代替高密度聚乙烯管路進行埋管，實施邊采邊拉的方法進行抽采，并在采煤工作面進行了試驗，取得了良好的效果。

關鍵詞上隅角 瓦斯超限 埋管抽采 拔管機

1　概況

唐山礦位于河北省唐山市，礦井核定生產能力420萬t/a，根據《2015年唐山礦礦井瓦斯等級鑒定報告》唐山礦絕對瓦斯涌出量為53.75 m3/min，相對瓦斯涌出量為7.03 m3/t，屬高瓦斯礦井。

唐山礦的工作面瓦斯主要來源于本煤層瓦斯和采空區瓦斯。但唐山礦井深巷遠，系統復雜，采空區之間相互連通，采空區瓦斯涌出受大氣壓力影響的問題較為突出，當大氣壓力突然降低時，采空區瓦斯就會大量涌出，對礦井安全生產造成一定影響。控制和管理好采空區瓦斯涌出對保證工作面的安全生產具有重要意義。唐山礦回采工作面全部采用后退式U型通風方式，沿工作面進入采空區的風流攜帶采空區的瓦斯大部分從上隅角附近返回工作面，致使上隅角附近的瓦斯濃度較高。當回風巷風流中的瓦斯濃度達到0.5%～0.6%時，在工作面上隅角就可能出現瓦斯濃度超限現象（瓦斯濃度大于1.0%）；若回風巷風流中的瓦斯濃度進一步升高，工作面上隅角的瓦斯超限值也將進一步增多，同時超限區域會擴大。這樣，工作面上隅角就成為重大瓦斯災害隱患和瓦斯事故的高發區域，嚴重威脅著工作面甚至整個礦井的安全，限制了工作面的產量、機電裝備能力的發揮，對煤礦的經濟效益產生了影響。上隅角瓦斯隱患已成為制約唐山礦安全生產的主要問題之一。

2　傳統埋管抽采瓦斯方法

工作面傳統埋管方式是在工作面回采時，在工作面回風巷上角最前端預埋一趟高密度聚乙烯管，隨著回采，管路埋入采空區中，等管路埋入采空區10～15 m時，抽采效果達到最佳。在瓦斯管路埋入采空區5 m時，在回風巷上角預埋第二趟管路，隨著回采一塊埋入采空區。當第二趟管路埋入采空區10 m后，把第一趟抽采管路斷開，與第二趟抽采管路搭接進行抽放，依此順序進行埋管抽放，此埋管方法稱為跨步埋管法。

跨步埋管法可有效控制工作面采空區瓦斯向外涌出，但抽采濃度受管路埋入長度的影響較為明顯，在瓦斯管路埋入采空區1～5 m時，瓦斯抽采濃度為1%～3%；埋入5～10 m時，瓦斯抽采濃度為3%～8%；埋入10～15 m時，瓦斯抽采濃度為8%～20%。當管路繼續埋深時，受礦壓影響容易被壓癟，抽采負壓增大，需更換新一趟埋管；且此方法材料成本高，如一個1000 m的工作面，需埋入2000 m瓦斯管路。

3　拔管機抽采瓦斯方法

針對上述采空區埋管抽放法存在的采空區內管路無法回撤造成抽放效率低、成本高的問題，特研制了管路回撤裝置來提高上角埋管工藝。此管路回撤裝置利用采面乳化液為動力源、拔管機為動力設備、特制齊口連接無縫鋼管管路為預埋管路。使用方法為將連接好的無縫鋼管埋入回風巷上角，隨著工作面回采進入采空區，當管路埋入15～30 m時，隨著工作面回采，使用拔管機將管路往外拉，保持管路埋入深度在最佳抽采效果范圍內。此上角抽采工藝可以持續抽采采空區高濃度瓦斯，提高抽采效率，降低埋管成本。且該工藝實施簡單可靠，無需設立專人看管使用，只需根據工作面回采進度定期對拔管機進行操作即可。此管路回撤裝置的核心為拔管機，其質量及強度影響到管路的正常回撤。

4　拔管機主體結構及工作原理

4.1 拔管機主體結構

拔管機主要包括單體液壓支柱、錨固站、動力油缸、圓環鏈、圓環鏈橫向鎖、預埋管、專用管接頭、軟管接頭座。拔管機結構如圖1所示。

圖1　拔管機結構示意圖

4.2 拔管機工作原理

拔管機以4個單體液壓支柱壓戧住錨固站作為支點，利用綜采工作面的乳化泵站為動力，利用動力油缸收縮牽引連接部件，連接部件牽引預埋管路進行回撤，連接件之間使用圓環鏈作為連接，牽引時可固定、松開重復循環，達到長距離多行程牽引，具體實施過程如下:

（1）按預埋管路10～15 m時為最佳抽采效率，將預埋管預埋至采空區以里10 m后開始抽采；

（2）工作面推采5 m后，連接拔管機各部分組件，將預埋管路外拉5 m。

如此循環使用，既避免了采空區埋管造成的丟失現象，還可保持預埋管路抽采始終處于采空區最佳抽采范圍。

圖2　拔管機布置示意圖

5　工業試驗

5.1 試驗工作面概況

拔管機在唐山礦Y292綜采工作面進行了工業試驗。Y292工作面位于岳胥區11水平，開采9#煤層，煤層厚7.6～11.9 m，平均厚8.2 m，煤層傾角29°～35°，平均31°，開采深度為－472～－603 m。Y292工作面進風巷長度為880 m，回風巷長度為870 m，采面寬115 m。工作面瓦斯涌出量在7.35 m3/min左右，瓦斯主要來源于本煤層瓦斯和鄰近層采空區瓦斯。

Y292工作面開采初期使用的是傳統跨步埋管方式，平均抽采濃度為5%～13%，前期投入瓦斯管路1200 m。在工作面開采一半后使用了管路回撤裝置，平均抽采濃度提高到10%～20%，且管路隨采隨拉，不再投入高密度聚乙烯管路。

5.2 效益分析

（1）安全效益。使用拔管機埋管工藝進行采空區埋管抽采，既可以避免傳統埋管造成的瓦斯管路丟失浪費，又能使預埋管路進氣口始終處于采空區以里10～15 m位置，保證了工作面的安全開采。同時，采用拔管機埋管抽采工藝進行抽采，減少了上隅角一趟瓦斯管路，優化了上隅角局部空間，為工人作業創造了良好的現場條件。

（2）經濟效益。拔管機埋管抽采工藝的應用，解決了多年來預埋管路無法回撤復用的難題，實現了高密度聚乙烯瓦斯管路零損耗。按照一個綜采工作面走向長度1000 m計算，則使用傳統跨步埋管工藝需要埋管長度為2000 m，按高密度聚乙烯瓦斯管280元/m價格計算，則該工作面埋管成本為2000 m×280元/m=56萬元；應用拔管機埋管抽采工藝后，隨著推采進度陸續回撤高密度聚乙烯瓦斯管，完全杜絕了管路損耗，埋管成本為零。

參考文獻：

［1］ 鄭友剛等.唐山礦高位鉆孔抽放瓦斯在厚煤層中的應用［J］.水利采煤與管道運輸，2014（4）

［2］ 劉紅.半孤島綜放工作面采空區瓦斯治理技術［J］.中國煤炭，2015（8）

（責任編輯 張艷華）

The improvement and application of gas drainage technology through buried tube on the return corner in the working face

Song Huanhu
（Tangshan Mining Industry Branch Company，Kailuan Group Co.，Ltd.，Tangshan，Hebei 063000，China）

AbstractAiming at the issues that there was high cost of high-density polyethylene tube，low gas drainage coefficient and unrenewable drainage tubes in the course of the traditional gas drainage through buried tubes，the study of the tube withdrawing device was carried out in the Tangshan coal mine，the high-density polyethylene tubes which were buried in the goaf were replaced with seamless steel tubes and the gas drainage tubes were pulled as the working face retreated.The experiments were implemented in the mining working face and good effect was achieved.

Key wordsreturn corner，gas overrunning，drainage through buried tube，tube pulling device

中圖分類號TD712.6

文獻標識碼A

作者簡介：宋煥虎（1971－），男，河北省豐寧縣人，1996年7月畢業于河北理工學院采礦工程專業，高級工程師，現任開灤（集團）唐山礦業分公司總工程師。