王根卿,崔運生,付保山

(鶴壁煤電公司八礦,河南鶴壁458000)

摘　要:鶴壁八礦通過采取瓦斯抽放等綜合瓦斯治理技術(shù),采掘工作面瓦斯超限問題得到有效解決,保證了安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:采掘工作面;瓦斯綜合治理;瓦斯抽放

中圖分類號:TD712　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B　　　文章編號:1003-496X(2006)03-0020-03

　　鶴壁八礦為煤與瓦斯突出礦井,礦井開拓方式為立井、斜井混合式開拓,采區(qū)采用巖石集中運輸巷運輸,巖石集中巷布置在煤層底板15 m巖石中。礦井通風(fēng)方式為中央并列兩翼對角混合式通風(fēng),通風(fēng)方法為機(jī)械抽出式。礦井生產(chǎn)能力為80萬t/a,主采煤層為二1煤,平均煤厚6.75 m,煤層傾角平均24°,井田內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,小型斷裂更為突出。

2004年礦井絕對瓦斯涌出量為49.49 m3/min,相對瓦斯涌出量為29.41 m3/t;采煤工作面絕對瓦斯涌出量為5.36~9.81 m3/min,煤巷掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量為1.96~4.23 m3/min,瓦斯涌出的主要地點是采煤工作面和掘進(jìn)工作面,采掘工作面瓦斯治理為礦井“一通三防”工作的重中之重。礦井采用系統(tǒng)抽放和移動抽放相結(jié)合的抽放方式,共有4套瓦斯抽放系統(tǒng),抽放能力為280 m3/min。

1　瓦斯綜合治理情況

近年來,八礦認(rèn)真貫徹“安全第一,預(yù)防為主”的安全生產(chǎn)方針,以“一通三防”為工作重點,全面落實“先抽后采,監(jiān)測監(jiān)控,以風(fēng)定產(chǎn)”十二字瓦斯治理方針,加大公司“三先三后,三落實”瓦斯治理力度(三先三后:先抽后掘,先抽后采,先抽氣后采煤;三落實:鉆孔工程量、瓦斯抽放量和抽放隊伍),依靠科技進(jìn)步,強(qiáng)化技術(shù)和現(xiàn)場管理,采取綜合瓦斯治理措施,使采掘工作面瓦斯超限現(xiàn)象明顯減少,保證了礦井安全生產(chǎn)。

1.1　煤巷掘進(jìn)工作面瓦斯治理技術(shù)

建礦以來,八礦共發(fā)生煤與瓦斯突出次數(shù)為9次,其中煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生4次,占突出總數(shù)的

44.4%。為防止煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生煤與瓦斯突出,改進(jìn)順槽布置方式,工作面運輸巷沿煤層頂板布置。煤巷施工前,在采區(qū)巖石集中運輸巷布置穿層抽放鉆孔,預(yù)抽工作面運輸巷周圍及采區(qū)下部瓦斯;煤巷施工中,采用邊掘邊抽,高壓注水等措施,解決煤巷掘進(jìn)過程中瓦斯超限和突出問題。

(1)穿層孔抽放技術(shù)預(yù)抽煤巷瓦斯。抽放鉆孔布置在巖石集中運輸巷中,如2405中巷、3002中巷、3101中巷均為每隔10 m布置1個鉆場,每個鉆場布置3排9個鉆孔,鉆孔傾角分別為5°、10°、15°,鉆孔直徑為Φ94 mm,鉆孔深度穿透全煤層,并進(jìn)入頂板巖石1 m,鉆孔終孔位置控制在運輸巷輪廓線附近,穿層鉆孔布置如圖1所示。

圖1　穿層孔布置示意圖

　　(2)運輸巷掘進(jìn)采用邊掘邊抽措施。沿運輸巷道掘進(jìn)方向在巷道上幫每隔40 m布置抽放鉆場,鉆場深度5 m,高2 m,支護(hù)規(guī)格為2.4 m×2.4 m梯形木棚,鉆場內(nèi)沿掘進(jìn)方向布置2排共6個鉆孔,孔徑75 mm,孔深50 m,孔間距0.5 m,排間距1 m,距巷道側(cè)幫最近鉆孔距離為2.5 m,邊掘邊抽鉆孔終孔位置始終超前煤巷工作面10 m以上,確保連續(xù)對工作面前方煤體進(jìn)行瓦斯抽放、卸壓。

(3)高壓注水防突措施。在掘進(jìn)工作面正前,布置3~5個注水孔,孔徑為42 mm,孔深9~10 m,終

孔分別控制在巷道輪廓線外1 m,每循環(huán)在防突措施有效前提下,進(jìn)行掘進(jìn),并留有5 m的措施超前距離和2 m的效果檢驗超前距離。注水壓力根據(jù)巷道埋藏深度,經(jīng)計算一般選為10~15 MPa,注水流量為Q≥50 L/min,總注水量不得超過5 m3,單孔注水時間不得超過1.5 h,封孔深度根據(jù)卸壓帶的寬度選為3~4 m,封孔段長度為1 m。注水終止條件為:當(dāng)煤壁及鉆孔出水嚴(yán)重,注水壓力下降幅度超過30%或注水期間瓦斯?jié)舛瘸^1.5%,即可停泵停止注水。

1.2　采煤工作面瓦斯治理技術(shù)

(1)工作面基本情況。以2405工作面為例說明采煤工作面瓦斯治理情況。2405采煤工作面采用分層放頂煤采煤方法,走向長404 m,傾斜長150 m,煤厚6.6 m,儲量56.34萬t,目前開采頂分層,可采煤層二1煤的硬度為f=0.15~0.5,煤層透氣性系數(shù)為0.152 m2/MPa2·d。因本煤層抽放鉆孔打鉆困難,易塌孔,抽放效果較差。為此,采煤工作面除采用本煤層抽放外,還采取穿層孔抽放,高位鉆場抽放,上隅角埋管抽放,泄瓦斯巷抽放等瓦斯治理措施。2405工作面抽放布置見圖2。

圖2　2405工作面抽放布置圖

　　(2)高位鉆場鉆孔布置。在采煤工作面回風(fēng)巷距切眼80 m處掘第一高位鉆場,沿工作面走向向外每隔80 m掘一高位鉆場,高位鉆場底板高出煤層頂板10 m,在鉆場內(nèi),向工作面切眼方向打兩排呈扇形布置鉆孔,每排6個鉆孔,每個鉆場12個抽放鉆孔。第一高位鉆場下排鉆孔深度80 m,上排鉆孔深度50 m,終孔位置落到工作面切眼上方10~15 m處,沿工作面傾斜方向控制范圍為30~40 m,其它高位鉆場下排鉆孔深度100 m,上排鉆孔深度50 m,終孔位置落到煤層頂板10~20 m處,鉆孔直徑為94~110 mm。連孔方式為:上下2排對應(yīng)連孔,同時分別用Φ50 mm鋼管引至鉆場口,每個鉆場引出6根抽放管,與工作面回風(fēng)巷抽放支管進(jìn)行連接,每根抽放管上加閘門、孔板、觀測孔,分別觀測流量、濃度、負(fù)壓,并在采面推進(jìn)過程中,根據(jù)濃度、流量等實際情況通過閘門調(diào)節(jié)鉆孔流量,以保證各高位鉆場鉆孔處于最佳抽放狀態(tài)。高位鉆場鉆孔布置如圖3所示。

圖3　高位鉆場布置圖

(3)穿層抽放孔布置。除在巖石集中運輸巷施工預(yù)抽工作面運輸巷的穿層抽放孔外,還在巖石集中運輸巷每隔10 m,再布置1個鉆場,共15個鉆場,每個鉆場8個孔,鉆孔沿傾斜方向扇形布置,鉆孔全部穿透煤層,鉆孔直徑為75 mm,鉆孔終孔位置落到煤層頂板上,沿傾斜方向間距10 m。對工作面煤體進(jìn)行預(yù)抽,另外,在采區(qū)邊界下山布置10個鉆場,每個鉆場布置9個抽放孔,鉆孔全部穿透煤層,鉆孔終孔位置落到2405工作面開切眼附近,提前預(yù)抽工作面切眼附近煤體瓦斯。工作面穿層鉆孔布置如圖4所示。

圖4　工作面穿孔布置示意圖

　　(4)上隅角埋管抽放。工作面切眼上端立1.5m高、直徑為Φ108 mm的抽放花管,花管四周打好木垛加以保護(hù)。Φ108 mm抽放鐵管與抽放花管連接,隨著工作面推進(jìn),抽放鐵管埋入采空區(qū),每隔20m立抽放花管1次,對工作面采空區(qū)進(jìn)行抽放。

(5)頂板巷抽放布置。在工作面回風(fēng)巷距切眼40 m處,下幫開口沿煤層頂板掘一條與回風(fēng)巷(間距12 m)平行的頂板巷,在該巷道內(nèi)設(shè)2趟Φ219mm聚乙稀抽放管,其中1趟備用,將該巷道口進(jìn)行永久封閉并對密閉墻周圍注“羅克休”進(jìn)行加固堵漏,同時將抽放管與回風(fēng)巷的抽放支管連接,通過抽放,解決工作面初采初放瓦斯超限問題。

2　應(yīng)用效果

2.1　煤巷工作面

煤巷掘進(jìn)工作面,通過穿層孔抽放預(yù)抽煤巷瓦斯及采用邊掘邊抽措施后,使煤巷工作面掘進(jìn)期間瓦斯向掘進(jìn)巷道涌出量明顯減少,煤巷掘進(jìn)瓦斯超限次數(shù)減少,同時又降低了工作面前方煤體瓦斯壓力,加之采用高壓注水使突出指標(biāo)超限次數(shù)明顯減少,使煤巷工作面在保證安全生產(chǎn)前提下,掘進(jìn)速度明顯提高。

2.2　采煤工作面

2405工作面與2403工作面初采初放期間瓦斯涌出量對比:2403工作面位于2405工作面上部,屬同一采區(qū)上下2個區(qū)段的2個工作面,2403工作面于2004年8月中旬投產(chǎn),采前該工作面未采取綜合抽放措施,投產(chǎn)初期配風(fēng)量為1 100 m3/min左右,工作面回風(fēng)流瓦斯一直處于臨界狀態(tài),工作面生產(chǎn)受到很大制約,經(jīng)測算,工作面絕對瓦斯涌出量9.8m3/min,相對瓦斯涌出量為22.65 m3/t。2405工作面2005年6月中旬投產(chǎn),投產(chǎn)初期配風(fēng)量為800m3/min左右,工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.46%~0.68%。工作面回風(fēng)流未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象。工作面絕對瓦斯涌出量為5.46 m3/min,相對瓦斯涌出量為9.83 m3/min。

從上述對比證明:2405工作面采用瓦斯綜合治理措施后,較好的解決了工作面開采初期,瓦斯向采場空間大量涌出而造成瓦斯超限問題,保證了工作面安全正常生產(chǎn)。

　　作者簡介:王根卿(1966-),1987年焦作煤炭工業(yè)學(xué)校畢業(yè),2005年河南理工大學(xué)畢業(yè),現(xiàn)任鶴壁煤電公司八礦通風(fēng)副總工程師。