綜采工作面瓦斯綜合治理的研究與應用

王革　李金明

摘 要 本文通過對唐山礦業公司2781綜采工作面瓦斯來源分析，找出了影響工作面瓦斯異常涌出的原因，采取了調整采區及相關系統通風壓力、回風巷抽排局部通風機排放、利用移動抽放泵站上角埋管抽放和回風巷高位鉆孔抽放等綜合治理措施，取得了良好效果。

關鍵詞 瓦斯 抽排局部通風機 移動式瓦斯抽放泵 研究與應用

中圖分類號：TD72 文獻標識碼：A

1工作面概況

2781工作面位于唐山礦北翼十二水平七石門采區，屬8煤層，北部為2783未采區，上部為2751、2753采空區，工作面走向長度560m，工作面長度110m，煤層傾角13-47度，煤層厚度平均4m。風道和溜子道沿底布置，采用10.4m2金屬拱型支護。回采過程中，瓦斯涌出異常，特別是工作面周期來壓期間和大氣壓力突然下降時，最大時工作面面風流瓦斯濃度0.3%，回風上角瓦斯濃度為5～8%，風道回風瓦斯濃度1.2%，采用綜采割煤工藝開采，工作面采用“U”形全風壓通風，有效風量為15.1m3/s，正常狀況下風道回風瓦斯濃度為0.4～0.6%。

2瓦斯來源分析

2781工作面上部為5煤層采空區，5煤層與8煤層層間距為30～40米，5煤層系統通風壓力比2781系統通風壓力高186.9Pa，5煤層采空區瓦斯沿裂隙向2781采空區運動。2781工作面為綜采工作面，采空區遺留浮煤較多，且煤層中瓦斯含量較大，浮煤向2781采空區大量涌出瓦斯。

3瓦斯異常涌出的因素分析

3.1大氣壓力變化影響

采空區內的壓力與巷道內的通風壓力需保持平衡狀態。當大氣壓力突然下降時，井下巷道的通風靜壓也相應下降，采空區內的壓力高于通風靜壓，采空區內的瓦斯大量涌出；當大氣壓力突然升高時，巷道內的通風壓力高于采空區內的壓力，采空區內的瓦斯幾乎沒有涌出；當大氣壓力變化平緩時，巷道內的通風壓力與采空區內壓力相對平衡，瓦斯均勻涌出。從2781工作面瓦斯涌出情況看，瓦斯大量涌出時多發生在大氣壓力下降較為明顯的時期。

3.2受地質賦存條件影響

2781工作面的煤層傾角大，13～47度，平均30度，瓦斯比空氣的比重輕，大量的高濃度瓦斯積聚在工作面上部采空區的空間，風流流向支架采空區后，含大量高濃度瓦斯的污風從上角集中涌出，積聚在上角，造成上隅角超限，正常時在1.8～2.5%之間；如果出現異常時，瓦斯濃度在10%以上。

3.3受周期來壓影響

該工作面頂板巖層瓦斯賦存量大，當工作面周期來壓時頂板大面積跨落，巖層瓦斯大量釋放，造成瓦斯涌出量增大。

3.4受5煤層采空區影響

由于七北石門5煤層系統（已經回采結束）通風壓力比2781系統198.2Pa，致使5煤層采空區瓦斯向2781工作面運動。

4綜合治理措施

4.1調整采區通風系統及相關系統通風壓力

為保持采區通風系統的穩定可靠，維護2781的通風斷面達到設計標準，調整北翼七石門的通風系統，改變北翼系統阻力分布狀態，在七北石門5煤層進風巷增設兩道調節風門，用以降低北翼5煤層的通風壓力，避免5煤層采空區瓦斯向2781采空區運移。工作面有效風量保持在18.00m3/s以上，提高工作面通風壓力，以減小大氣壓力變化帶來的影響程度。

4.2使用抽排局部通風機抽排上隅角瓦斯

根據對已采工作面瓦斯涌出情況來看，工作面開采初期，瓦斯涌出量不大，上隅角瓦斯濃度低，當工作面推進30m以后，工作面老頂跨落，工作面采空區與周圍采空區連通，上隅角瓦斯開始超限。所以提前在2781工作面回風側距離50米處安裝一臺抽瓦斯局扇，并在抽瓦斯風機進風口和出風口安裝瓦斯自動報警斷電裝置，進風口瓦斯斷電濃度為2.5%，出風口瓦斯斷電濃度為1.5%。從2781工作面使用情況來看，當工作面上隅角瓦斯濃度達到4%～8%時，通過使用抽排風機能夠滿足上隅角瓦斯不超限。

4.3采用移動泵站抽放上隅角和采空區瓦斯

在進行抽排上隅角瓦斯的基礎上，隨著回采的推移，瓦斯涌出日漸增大，又時有發生回風瓦斯超過1%的情況。因此采用工作面采空區埋管抽放的方法，即將抽放管路埋入工作面上隅角老塘內，管路離底板距離0.5m，并在抽放管路處打好木垛，避免管路損壞。移動式瓦斯抽放泵選用2BEA-253-O型移動式抽放泵，最大抽放量30m3/min，極限真空度95kPa，電動功率45kW。抽放管路采用直徑為159mm的玻璃鋼管路。

5結語

（1）綜采工作面的瓦斯治理，必須對現場情況進行調查，詳細地原因分析，根據具體情況采取有針對性的綜合措施。

（2）通過多次生產實踐證明，調整采區及相關系統通風壓力是防治采空區瓦斯異常涌出的一種有效措施。

（3）采用抽排局部通風機是治理回采工作面上隅角瓦斯的有效手段，適合于瓦斯涌出量較小，上隅角瓦斯濃度小于3%，瓦斯涌出比較均勻的地點，還需要進行加強現場管理。

（4）利用移動式瓦斯抽放泵站在回風道打高位鉆孔和工作面上隅角埋管并聯進行瓦斯抽放是瓦斯防治治本的主要手段。

基金項目：課題：吉林省教育廳“十二五”科學技術研究項目。項目：智能化煤礦瓦斯監控系統研究。編號：吉教科合字【2012】第513號。

參考文獻

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