官地礦放頂煤工作面瓦斯抽放方式的探討與研究

何寧

摘 要：官地礦8#、9#煤因?qū)娱g距較小，不能進行分層回采，現(xiàn)場采用放頂煤開采的方法進行回采。放頂煤開采會導致在回采過程中瓦斯涌出量增加，本文以官地礦中四采區(qū)28418放頂煤工作面為例，研究放頂煤工作面瓦斯抽放方式及瓦斯的防治。

關(guān)鍵詞：官地礦;瓦斯抽放;探討

1 工作面情況

1.1 地面及井下位置

工作面地表位于南華溝西南與風峪溝東北之間的山梁，為中低山區(qū)，起伏較大，植被發(fā)育，灌木叢生。工作面井下位于中四、南四、南五采區(qū)之間，中四8#煤皮帶巷東南側(cè)，工作面東北面相隔26m實體煤柱鄰近28416工作面（未采），西南面、東南面均為未采區(qū);該面上覆相隔層間距78 m左右為23414、23416、23418工作面采空區(qū)，上覆相隔層間距33m左右為16407、16411工作面采空區(qū)，8#與9#煤層間距約0.2-1.5m。

1.2 煤層賦存情況

工作面8#煤層為復雜結(jié)構(gòu)煤層，層高3.17m，全工作面穩(wěn)定可采，夾石厚度為1.70～2.80m的泥巖，變化范圍大;9#煤層為簡單結(jié)構(gòu)煤層，層高3.02，全工作面穩(wěn)定可采，8#、9#煤層節(jié)理發(fā)育。

1.3 頂?shù)装迩闆r：

老頂：石灰?guī)r，深灰色，致密，堅硬，含方解石晶體，中部為硅質(zhì)砂質(zhì)，厚度10.23m;直接頂：灰色，質(zhì)地堅硬，含方解石脈及動物化石，厚度3.6m;偽頂：炭質(zhì)泥巖，黑色，含植物化石碎片，厚度0.23m;老底：黑灰色，厚層狀，含黃鐵礦，局部夾薄層泥巖及中粒砂巖，厚度11.63m。

1.4 水文情況

工作面上覆相隔層間距78 m左右為23414、23416、23418工作面采空區(qū)，上覆相隔層間距33m左右為16407、16411工作面采空區(qū)，預(yù)計16407工作面采空區(qū)積水約692、145 m3，23414工作面采空區(qū)積水約482 m3。

2 瓦斯抽放的必要性

①工作面瓦斯涌出量來源分析;28418工作面瓦斯來源主要為本煤層;

②工作面瓦斯涌出量預(yù)測：根據(jù)28418工作面兩巷掘進時瓦斯涌出量情況，預(yù)計28418工作面絕對瓦斯涌出量在4.6m3/min左右，相對瓦斯涌出量在1.66m3/t左右;

③工作面供給風量;28418工作面采用正進風，副巷回風的一進一回“U”型通風系統(tǒng)，28418工作面正巷進風量1100m3/min，副巷回風：1100m3/min;

④工作面風排瓦斯量;預(yù)計28418工作面最大絕對瓦斯涌出量在4.6m3/min左右（其中抽放量1m3/min左右），工作面配風量為1100m3/min，則工作面及回風流中瓦斯?jié)舛茸畲笾禐椋?.6-1）/1100=0.33 %，按工作面及回風流中瓦斯?jié)舛?0.8%符合要求。

3 抽放方案的確定

3.1 抽放方法的選擇依據(jù)

預(yù)計28418工作面瓦斯絕對涌出量在4.6m3/min左右，《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》規(guī)定絕對瓦斯涌出量小于5m3/min的工作面可以不采取瓦斯抽采，根據(jù)我礦以往的抽放經(jīng)驗，決定采取采空區(qū)上隅角抽放的方法進行。

3.2 采空區(qū)抽采設(shè)計

①利用加工出來的瓦斯抽放頭與瓦斯抽放管管托抽放落山里的低濃瓦斯，采空區(qū)里的瓦斯通過瓦斯抽放頭進入低負壓抽放系統(tǒng)，使采空區(qū)內(nèi)的瓦斯不能涌出工作面并不能在落山里積聚。隨著瓦斯綜采工作面的推進，應(yīng)用支架上的開關(guān)，控制油缸對瓦斯抽放管管托進行拉拽。同時，在鋼管周圍打圓木點柱進行支護，以防止壓斷抽放管路。為防止采空區(qū)冒落矸石砸壞埋入的抽放管，在埋管進入采空區(qū)時用厚石棉瓦蓋住埋管，保護管路;

②布置使用方法：通過支架上的開關(guān)控制液壓泵，液壓泵向油缸注液，從而使油缸伸縮，拉動管托使其移動。觀察瓦斯抽放管吊掛情況是否符合標準。對接好后恢復瓦斯抽放管內(nèi)負壓，正常抽放落山里低濃瓦斯。

4抽放管路的選擇與安裝設(shè)計

4.1 抽放管管徑的選擇：

抽放管路經(jīng)濟管徑采用下列計算公式：

D=0.1457（Q/υ）1/2

式中：

D-瓦斯管內(nèi)徑，m;Q-瓦斯流量，m3/min;υ-瓦斯在管路的平均流速，m/s，一般取5-15m/s。

4.2 抽放管路阻力計算

①管路阻力計算按下式計算：

h=9.8LrQ2/（K0d5）

式中：

h-管路的摩擦阻力，Pa;L-管路長度，m;r-混合瓦斯對空氣的相對密度;Q-管路混合瓦斯流量，m3/h;K0-系數(shù)，取0.71d-管路內(nèi)徑，cm;

抽放管路系統(tǒng)的直管總阻力損失為：904.6Pa

②局部阻力損失計算;管路局部阻力損失按直管阻力損失的20%計算。

H局=H直×20%=904.6×20%=181Pa

③總阻力損失計算：

H總=H直+H局=904+181=1085Pa

④鉆孔抽放負壓計算：

H泵=（H孔+H正+H總）×K

式中：

H泵-瓦斯泵的壓力，20kPa;H孔-抽放鉆孔孔口負壓，Pa;H正-瓦斯泵出口正壓，5000Pa;H總-抽放管路總阻力損失，1085Pa;K-備用系數(shù)，取1.2，則：

H孔=H泵/1.2-H正-H總=20000/1.2-5000-1085=10582Pa

4.3 抽放泵的工況預(yù)計

抽放泵運行負壓0.015-0.02MPa之間，混合流量為100-200m3/min，抽放濃度3%以下。