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北京消防|綜采面瓦斯涌出規(guī)律的分析及綜合防治措施|消防檢測(cè)|電氣檢測(cè) 發(fā)布日期:2019-02-05 04:18:10

康家灘煤礦是神華集團(tuán)神東公司所屬的大型出口煤基地之一,位于山西省保德縣境內(nèi),生產(chǎn)能力可達(dá)8Mt/a,一個(gè)綜采面和三個(gè)連采面保產(chǎn)。目前,88201綜采面的生產(chǎn)能力為日產(chǎn)2.5萬(wàn)t左右,是典型的高產(chǎn)高效工作面。瓦斯涌出具備如下的特點(diǎn):煤層瓦斯含量不大,但由于綜合機(jī)械化程度高,開采強(qiáng)度大,產(chǎn)量集中,采面生產(chǎn)過程中,瓦斯涌出量較大,經(jīng)常造成下隅角和回風(fēng)瓦斯超限。因而,在88201綜采面的回采過程中,我們對(duì)其瓦斯涌出規(guī)律及來(lái)源進(jìn)行了研究,并有針對(duì)性地采取了各種防???措施,從而保證了88201工作面的安全回采。

1試驗(yàn)工作面概況

88201綜采工作面位于康家灘礦井田中北部的二采區(qū),工作面走向長(zhǎng)2830m,推進(jìn)長(zhǎng)度2667m,傾斜長(zhǎng)240m,設(shè)計(jì)采高3.5m,密度1.47t/m3,可采儲(chǔ)量3.2932Mt。煤層原始瓦斯含量小于1.91m3/t(88202工作面瓦斯含量測(cè)值)。 工作面自2003年6月份開始回采,12底回采結(jié)束。

工作面所開采的8#煤層總體為簡(jiǎn)單型的寬緩背斜構(gòu)造,北翼走向5%uB0~

15%uB0,傾角2%uB0~3%uB0,軸部煤層走向0%uB0,傾角4%uB0,南翼走向170%uB0~185%uB0,傾角5%uB0~6%uB0,回風(fēng)順槽有四條小斷導(dǎo)層,膠帶輔助運(yùn)輸順槽有三條小斷層,開切眼以南800m范圍內(nèi)有二組大型裂隙帶。

工作面采用下行通風(fēng)方式,即工作面上輔運(yùn)巷和膠運(yùn)巷進(jìn)風(fēng),下輔運(yùn)巷回風(fēng),構(gòu)成兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)。邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通前工作面布置及通風(fēng)方式如圖1所示。



圖188201綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖(邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通前)

2綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律及來(lái)源分析

88201綜采工作面自6月8日開始生產(chǎn)以來(lái),受頂板初次來(lái)壓、周期來(lái)壓、采空區(qū)面積、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響,工作面瓦斯絕對(duì)涌出量隨著回采距離的增加有明顯上升趨勢(shì)。由圖2可以看:隨著88201工作面的回采推進(jìn),工作面絕對(duì)瓦斯涌出量一直持續(xù)上升,最高時(shí)達(dá)48m3/min;工作面采場(chǎng)涌出量基本維持在5~10 m3/min之間;而采空區(qū)的瓦斯涌出量最高時(shí)可達(dá)30 m3/min。另外,瓦斯涌出曲線中出現(xiàn)了幾個(gè)波動(dòng)性較大的峰值,經(jīng)調(diào)查和分析,這與工作面回采到一定距離,采空區(qū)老頂來(lái)壓跨落,造成聯(lián)巷密閉壓裂壓壞,采空區(qū)瓦斯集中涌出有關(guān),尤其是從尾排聯(lián)巷涌出的瓦斯最高達(dá)10 m3/min左右。通過對(duì)88201工作面瓦斯涌出來(lái)源和構(gòu)成實(shí)測(cè)于工作面巷道煤壁和落煤、采空區(qū)(包括下下分層留煤瓦斯涌出)以及后部邊界進(jìn)風(fēng)的瓦斯,其中采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的50%~70%。采空區(qū)瓦斯涌出的大幅度增加是造成綜采工作面回風(fēng)及尾巷瓦斯超限的主要原因。主要涌出點(diǎn)為尾排聯(lián)巷及其滯后的兩、三個(gè)聯(lián)巷。



圖288201工作面絕對(duì)瓦斯涌出量曲線

3 88201綜采工作面瓦斯防治技術(shù)措施及效果

通過上面的分析,可知88201工作面的瓦斯主要來(lái)源于采空區(qū),所以采取的主要措施就是減少采空區(qū)瓦斯涌出或者改變采空區(qū)瓦斯涌出的地點(diǎn)。

(1)增加風(fēng)量及設(shè)置“尾排”聯(lián)巷。由于工作面的下隅角經(jīng)常處于超限狀態(tài),嚴(yán)重地制約了工作面的高產(chǎn)高效及安全生產(chǎn)。為了保證回采工作面的安全、高效生產(chǎn),結(jié)合88201工作面的實(shí)際情況,采取增加風(fēng)量,風(fēng)量由原來(lái)的2250 m3/min逐次增加到3300 m3/min、3600 m3/min、4100 m3/min,最后增加到4350 m3/min,同時(shí)在輔運(yùn)巷與膠運(yùn)巷之間的聯(lián)絡(luò)巷密閉滯后采面一個(gè)聯(lián)巷,形成一段“尾巷”,以解決下隅角瓦斯超限問題。通過增加風(fēng)量及設(shè)置“尾巷”的措施,從而使下隅角的瓦斯基本控制在1.0%以下,有效地解決了工作面下隅角瓦斯的超限問題。

(2)貫通邊界進(jìn)風(fēng)巷。雖然“尾排”聯(lián)巷有效地解決下隅角的超限問題,但是還是存在“尾巷”后部瓦斯積聚及“尾排聯(lián)巷”出口周邊及回風(fēng)瓦斯超限的問題。雖然同時(shí)也采用了用局部通風(fēng)機(jī)吹的辦法,但是效果不太明顯。為了徹底解決輔運(yùn)巷后部瓦斯的措施,邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通后,采取了貫通邊界進(jìn)風(fēng)巷的措施,邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通后,配風(fēng)量在1600 m3/min左右,這一措施有效地解決了“尾巷”后部的瓦斯積聚。但是,由于下輔運(yùn)巷的頂板下沉、片幫嚴(yán)重以及需要加強(qiáng)支護(hù)而使巷道有效通風(fēng)斷面減少,致使配風(fēng)量減少到已不足1000m3/min,再加上邊界進(jìn)風(fēng)中的瓦斯?jié)舛仍?.8%~0.9%,所以有效風(fēng)量較少,未能解決“尾排聯(lián)巷”出口周邊及回風(fēng)瓦斯超限的問題。邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通后88201綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)如圖3所示。



圖3 88201綜采工作面通風(fēng)系統(tǒng)圖(邊界進(jìn)風(fēng)巷貫通后)

(3)采空區(qū)局部瓦斯抽放。針對(duì)88201工作面的瓦斯涌出主要來(lái)源于采空區(qū)的上下分層遺煤,所以采取了采空區(qū)瓦斯投放這一治本的措施。采空區(qū)瓦斯抽放主要采取的是在密閉聯(lián)巷內(nèi)埋管(埋?50的PE管)的抽入方法,主要抽放點(diǎn)為尾排聯(lián)巷及其滯后的兩三個(gè)聯(lián)巷。抽放泵采用撫順分院生產(chǎn)的YD-IV型移動(dòng)泵(陽(yáng)大抽放量為40m3/min),共三臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn),一臺(tái)備用,瓦斯抽放濃度為5%~27%,平均為16%; 抽放量為5~15 m3/min,平均為10 m3/min。這一措施的實(shí)施取得了明顯的效果,使工作面回風(fēng)中的瓦斯?jié)舛冉档土?.2 ~0.3%。實(shí)施采空區(qū)瓦斯抽放以來(lái)工作面中部及下隅角從未出現(xiàn)過瓦斯超限現(xiàn)象。

(4)加強(qiáng)巷道支護(hù)及聯(lián)巷密閉。經(jīng)調(diào)查和分析,工作面回采到一定距離后,采空區(qū)老頂來(lái)壓跨落,使聯(lián)巷密閉壓裂壓壞,造成采空區(qū)瓦斯集???涌出,從而造成了工作面回風(fēng)瓦斯嚴(yán)重超限。針對(duì)這一特點(diǎn)我們采取加強(qiáng)巷道及聯(lián)巷的支護(hù)(打木垛及錨網(wǎng)持護(hù)),并且改進(jìn)了聯(lián)巷的密閉方式,采用剛?cè)岵⒂茫ㄓ詈骄珠]下部用磚止部用羅克休材料)的方式,從而保證了聯(lián)巷密閉的質(zhì)量,不僅減少了采空區(qū)的瓦斯涌出,而且也提高瓦斯抽放濃度,從而有效地降低了回風(fēng)瓦斯?jié)舛取?br>
(5)利用88202偽斜腰巷進(jìn)行通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整。通過采取上述的各種技術(shù)措施,有效地降低了綜采工作面的回風(fēng)瓦斯?jié)舛龋菦]有徹底根治瓦斯問題。通過分析認(rèn)為邊界進(jìn)風(fēng)巷攜帶瓦斯約為10 m3/min,后部采空區(qū)通過密閉涌出瓦斯量約為10 m3/min,這兩部分瓦斯是造成工作面回風(fēng)瓦斯超限的主要原因。所以決定采取封閉31聯(lián)巷以里的輔運(yùn)巷,改為88202偽斜腰對(duì)輔運(yùn)巷進(jìn)行配風(fēng),風(fēng)量在700 m3/min左右,工作面總進(jìn)風(fēng)降到了300 m3/min左右,這一措施的實(shí)施徹底根治了88201的瓦斯問題,使88201回風(fēng)的瓦斯?jié)舛冉档土?.5%,瓦斯?jié)舛纫惨恢北3衷?.5%以下,從而保證了88201工作面的安全順利地回采完畢。

4結(jié)束語(yǔ)

(1)通過對(duì)88201工作面的瓦斯涌出資料統(tǒng)計(jì)分析,可知采空區(qū)瓦斯涌出的大幅度增加是造成綜采工作面回風(fēng)及尾巷瓦斯超限的主要原因,采空區(qū)瓦斯涌出量占整個(gè)工作面瓦斯涌出量的50%~70%。

(2)采用“尾巷”加抽放解決高產(chǎn)高效工作面的瓦斯超限是一種切實(shí)可行的瓦斯防治措施。

(3)合理的通風(fēng)系統(tǒng)是解決工作面瓦斯超限最根本的措施。

(4)采取防治措施必須有針對(duì)性,只有找到瓦斯涌出源才能制定切實(shí)可行的措施,才能取得更好的效果。

(5)高產(chǎn)高效綜采工作面的瓦斯治理要采用綜合防治措施,只采用單一的措施是不能治理好瓦斯的。

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