李天軍 汪 宇 路 鵬
(遼寧省鐵嶺市調兵山市鐵煤集團大平礦,遼寧 鐵嶺112700)
大平礦位于三臺子煤田西部,屬低瓦斯礦井。煤塵具有爆炸危險性,爆炸指數為47.12%。煤層具有自燃傾向性,發(fā)火期為1~3個月。煤質工業(yè)牌號為長焰煤,黑色,瀝青光澤,條帶狀結構,塊狀構造,貝殼狀斷口或平坦狀斷口,質脆,以亮煤為主,暗煤次之,在亮煤條帶中常見兩組垂直層面的內生裂隙,煤層與頂板一般為整合接觸。煤層透氣性差。直接頂:黑褐色油頁巖,19.0~24.0,油頁巖結構致密,細膩,無裂隙,以泥質成分為主,層狀結構,易風化,風化后呈餅狀,干后粉碎崩解。直接底:砂巖、泥巖。
N1S2綜放工作面走向長度1327.5m,傾斜長度259m。煤層傾角6~9度。本工作面采用走向長壁綜采放頂煤采煤法。采高2.9m,截深0.8m,1煤層單采段放煤高度5.38m,采放比1:1.9,1、2層煤合采段放煤高度不超過8.7m,采放比不大于1:3,放煤步距0.8m。放煤方式一刀一放、三輪、循環(huán)、順序、等量的放煤方法。全部垮落法管理采空區(qū)。
圖1 N1S2綜放面下隅角頂板預置鉆孔布置圖
N1S2綜放工作面進風巷標高-331.7m,回風巷標高-357.2m,工作面傾角6~9度,屬下行通風。工作面于2008年11月開始回采,回采過程中絕對瓦斯涌出量為8.5m3/min。工作面開采后,發(fā)現1號過渡支架至10號支架段頂板存在瓦斯積聚超限現象。經現場檢查分析,瓦斯來源于采空區(qū),由于工作面下行通風,瓦斯在采空區(qū)內由下至上向機頭方向移動,再通過頂板裂隙通道由1號過渡支架至10號支架段頂板滲出,造成此段頂板出現瓦斯積聚超限現象。發(fā)現此問題后,先后采用了風障法和架間風水混合噴霧法進行處理,但效果均不理想。經過現場勘查與研究分析,決定采用工作面下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術,解決了機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。
在工作面下隅角每隔20m向頂板垂直施工一個瓦斯抽采鉆孔。鉆孔距下幫煤壁500mm,直徑∮108mm鉆孔,長度3~5m,鉆孔終孔位置在采空區(qū)冒落帶內,插入直徑∮89mm帶花孔鐵管,外接∮108mm鐵管做為采空區(qū)預置瓦斯抽采管路,通過分支管與抽采干管連接,待其進入采空區(qū)后進行抽采。采空區(qū)內始終保持2趟管路進行抽采,每根支管均有獨立控制閥門和觀測孔。鉆孔施工布置見圖1。
為避免下隅角向采空區(qū)大量漏風,造成高濃瓦斯帶發(fā)生飄移,影響瓦斯抽采效果,在下隅角端1號支架與下幫間建筑封堵墻。封堵墻采用裝碎矸石的編織袋砌筑,要求與幫頂接嚴接實,不留孔洞。工作面每推進一個循環(huán)重新砌筑一次,保證建筑質量,減小下隅角向采空區(qū)漏風。
在工作面進風巷接設一趟瓦斯抽采管路與井下瓦斯抽放泵連接,管路長1200m,直徑∮200mm,管材為PE管。管路末端分出2路∮108mm支管,支管與采空區(qū)預置抽采管路連接。支管分別設置獨立控制閥門和觀測孔,可根據每路支管內瓦斯?jié)舛日{整瓦斯抽采量,保證瓦斯抽采效果。
N1S2綜放工作面采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后,徹底解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。由于下隅角頂板預置鉆孔的瓦斯抽采,提高了工作面的瓦斯抽采率,降低了工作面的風排瓦斯量,有效地保證了工作面的安全、高效生產。
(1)解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題。采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后,工作面機頭段頂板瓦斯?jié)舛扔?.5%~1.8%降至0.3%~0.6%,徹底解決了工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題,保證了采煤工作面安全生產。
(2)提高了工作面的瓦斯抽采率。下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯量達到2.9~3.8m3/min,工作面抽采總量達到4.8~6.5m3/min,增加了工作面的瓦斯抽采量,使工作面的瓦斯抽采率達到35%以上。
(3)降低了工作面的回風流瓦斯?jié)舛取S捎诔椴闪康脑黾?,工作面的風排瓦斯量減小,使工作面回風流瓦斯?jié)舛冉档停ぷ髅婊仫L流瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.5%~0.6%降為0.2%~0.3%,促處了采煤工作面安全生產。
(4)提高了工作面產量。采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯前,工作面日產量為1.1~1.2萬噸,而采用下隅角頂板預置鉆孔抽采瓦斯后,工作面日產量為1.5~1.6萬噸,大大提高了工作面產量。
N1S2綜放工作面在采用下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術后,徹底解決了下行風采煤工作面機頭段頂板瓦斯積聚超限問題,有效地保證了工作面的安全、高效生產。
(1)下行風采煤工作面下隅角頂板預置鉆孔瓦斯抽采技術,要確保鉆孔的終孔位置處于采空區(qū)冒落帶內,采空區(qū)內抽采步距保證在10~30m之間。
(2)根據支管內瓦斯?jié)舛日{整支管瓦斯抽采流量,即能保證最佳的抽采效果,又能防止過度抽采引起采空區(qū)煤炭自然發(fā)火。
[1]王海鋒,程遠平,沈永銅,劉海波.高產高效工作面頂板走向鉆孔瓦斯抽采技術[J].采礦與安全工程學報,2008-06-15.