淺談綜采工作面上隅角瓦斯治理

劉 勇,敖世全

(1.桐梓縣安全生產監督管理局, 貴州遵義市 563200; 2.貴州渝能礦業有限責任公司, 貴州遵義市 563200)

淺談綜采工作面上隅角瓦斯治理

劉 勇1,敖世全2

(1.桐梓縣安全生產監督管理局, 貴州遵義市 563200; 2.貴州渝能礦業有限責任公司, 貴州遵義市 563200)

針對煤層群保護層開采時上隅角瓦斯超限問題,通過在采面的頂板抽采巷對被保護層進行裂隙抽采的瓦斯治理措施,有效地解決了上隅角瓦斯超限問題,保證了采面安全順利回采。

上隅角;瓦斯抽采;煤礦安全

解決上隅角瓦斯積聚方法多種多樣,有常規增大風量、尾排、埋管抽、高位鉆孔抽、高位抽放巷巷抽等,但上隅角瓦斯涌出根據瓦斯的來源不同,涌出特點不同,采用常規方法進行處理,在瓦斯涌出量突然大量增加時,仍然會出現上隅角瓦斯積聚,本文根據官倉煤礦1111南一段采面上隅角瓦斯涌出特點和來源,利用裂隙抽采被保護層瓦斯,有效解決了上隅角瓦斯超限問題。

官倉煤礦位于黔北煤田,本區含煤地層屬龍潭組中下統,可采煤層參數見表1。

各可采層為煤與瓦斯突出煤層。1111南一段采面為綜采工作面,通風方式為“U”型通風,埋深為104～149m,該工作面位于11采區一區段,上鄰井田邊界,下鄰1111南二段工作面(待布置)、北鄰1111北一段工作面(未布置),南鄰井田邊界隔離煤柱。

表1 煤層瓦斯基本參數

1 上隅角瓦斯來源分析

上隅角瓦斯來源于本層、鄰近層和圍巖瓦斯,官倉煤礦現場實測上隅角及附近的瓦斯分布見圖1。

根據現場實測上隅角瓦斯濃度分析,采面本層涌出的瓦斯量非常低,C1煤層底板為鋁土泥巖,無瓦斯涌向采煤工作面采空區。該采面上隅角的瓦斯來源于上鄰近層C2煤層至C6煤層,由于C2、C3、C6煤層不可采,這些不可采煤層和圍巖向該采面采空區涌出量不大,主要瓦斯來源于可采煤層C4、C5煤層。

圖1 官倉煤礦現場實測上隅角及附近的瓦斯分布

2 上隅角瓦斯治理

對臨近層采取卸壓瓦斯抽放后,仍有部分臨近層的瓦斯通過采動裂隙涌向采面,加上C1煤層距抽放巷之間有不可采的C2煤層和C3煤層及圍巖瓦斯涌向采面采空區,造成上隅角瓦斯超限。為此,在頂抽巷向采面頂板的大裂隙帶施工穿層鉆孔進行瓦斯抽放。

采面采取長壁式開采,全面陷落法管理頂板,頂板冒落帶和裂隙帶高度與采高成正比,并受巖層傾角、硬度和有無斷層、裂隙的影響而定。根據觀測,官倉煤礦C1煤層冒落帶高度是采高的3～4倍,抽放鉆孔終孔位置若布置在冒落拱附近,則裂隙抽放范圍小,并且直接與冒落帶溝通,瓦斯抽放濃度低,抽放效果差。經過摸索,裂隙抽放鉆孔終孔點布置在采高的7倍位置,既能抽放上隅角附近的瓦斯,抽放濃度較高,抽出瓦斯經混合后,又不影響瓦斯發電。裂隙抽采鉆孔的孔間距為12m,孔徑為75 mm,鉆孔提前施工,鉆孔布置見圖2。

圖2 1111南一段采面裂隙鉆孔布置

鉆孔處于采面上隅角附近時,單孔瓦斯抽放濃度為20%～80%,單孔抽放純量為0.0567～0.2436 m3/min,采面回風風流中的瓦斯濃度為0.09%,上隅角的瓦斯濃度為0.5%以下,解決了上隅角瓦斯超限的問題。

3 結 論

(1)煤層群開采,先開采保護層時,臨近層的瓦斯必然涌向正在開采的采面采空區,從而造成上隅角瓦斯超限,治理瓦斯抽為根本,采取單一的一種方法效果不佳,官倉煤礦采取對臨近層卸壓抽的同時對開采層采取裂隙抽,徹底解決了上隅角瓦斯超限問題。

(2)官倉煤礦C1煤層為Ⅱ類自燃發火,裂隙鉆孔瓦斯抽放濃度下降到一定值后,該鉆孔停止抽放,利用該鉆孔向采空區進行預防性灌漿,防止采面自燃,也取得了較好的成果。

(3)常規采用風障引風解決瓦斯超限簡單易行,但管理難度大,可靠性不強;采取尾排解決瓦斯存在自燃煤層不適用,在采空區面積達到一定面積后,尾排瓦斯效果與采空區面積成反比;采取高位鉆孔和冒落拱瓦斯抽放解決瓦斯,存在抽放時間短,鉆孔有效利用時間短,鉆孔工程量大;采取沙袋墻隔離,埋管抽放瓦斯存在移動沙袋墻時安全威脅大;經過探索,在頂抽巷中采取裂隙抽解決瓦斯具有鉆孔施工工程量小,抽采效果好,安全、經濟、穩定可靠等優點。

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2017-05-04)

劉 勇(1987－),男,貴州桐梓人,助理工程師,長期從事煤礦安全監管工作,Email:346777710＠qq.com。