周廷揚(yáng) 楊漢宏

摘 要：隨著采掘面逐步向深部區(qū)延伸，瓦斯治理壓力急劇增大。針對(duì)回采面上隅角及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛雀邌?wèn)題，采取回采面超前預(yù)抽和回采期間采空區(qū)埋管抽放的治理措施；針對(duì)掘進(jìn)面瓦斯涌出量較大問(wèn)題，采取掘進(jìn)區(qū)域超前預(yù)抽和邊掘邊抽的綜合治理措施，確保采掘生產(chǎn)過(guò)程中瓦斯不超限。形成以大流量采空區(qū)抽放，超前規(guī)劃長(zhǎng)短預(yù)抽鉆孔施工，合理調(diào)配通風(fēng)系統(tǒng)的綜合瓦斯治理模式。

關(guān)鍵詞：深部區(qū)；瓦斯；抽采；治理

1 引言

對(duì)于高瓦斯礦井，采掘面已經(jīng)延伸到煤層深部區(qū)，煤層最大瓦斯含量超過(guò)6.5m?/t，最大瓦斯壓力達(dá)到1.9MPa以上，具有突出危險(xiǎn)性。回采及掘進(jìn)面瓦斯治理難度較大?；夭擅嬷饕扇〕邦A(yù)抽、回采期間安設(shè)大流量采空區(qū)抽放系統(tǒng)以及回采面通風(fēng)綜合治理瓦斯措施；在掘進(jìn)面主要采取超前預(yù)抽和邊掘邊抽瓦斯抽采措施，瓦斯治理效果較好，但依然存在抽、掘、采不平衡，防突工作與礦井生產(chǎn)任務(wù)沖突的矛盾。目前正通過(guò)研究深孔預(yù)裂與快速消突技術(shù)將瓦斯治理和高產(chǎn)高效有機(jī)結(jié)合。

2 概況

井田南北走向長(zhǎng)14.0km，東西傾向?qū)?.7km，面積55.90k㎡，煤層傾角平均5°，可采煤層為4層，目前開(kāi)采最上部的8#煤層，平均厚度6.5m。礦井采用“平硐+斜井+立井”聯(lián)合開(kāi)拓，走向長(zhǎng)壁后退式開(kāi)采，全部垮落法管理頂板；采用掘錨一體化施工掘進(jìn)巷道；采用綜合機(jī)械化放頂煤開(kāi)采。

根據(jù)2014年4月上旬瓦斯涌出量測(cè)定結(jié)果，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為120m?/min，相對(duì)瓦斯涌出量為4.20m?/t，礦井為高瓦斯礦井。礦井在南、北部區(qū)各建有一套高、低負(fù)壓抽采系統(tǒng)，現(xiàn)有抽采鉆機(jī)8臺(tái)。

3 瓦斯治理技術(shù)

3.1 通風(fēng)可靠

礦井采用“六進(jìn)兩回”分區(qū)抽出式通風(fēng)，建立完整獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)。采面采用兩進(jìn)兩回“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，通風(fēng)設(shè)施齊全可靠，通過(guò)調(diào)節(jié)采空區(qū)與上隅角附近空氣壓差，Y型通風(fēng)綜合治理上隅角瓦斯。掘進(jìn)面采用局部通風(fēng)+全負(fù)壓供風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式，聯(lián)巷封閉采取“見(jiàn)二閉一”方案，最大限度利用全風(fēng)壓供風(fēng)，縮短單巷供風(fēng)距離。

3.2 綜合抽采

礦井在南、北兩個(gè)區(qū)域分別建有地面高、低負(fù)瓦斯抽采系統(tǒng)。高負(fù)壓抽放系統(tǒng)服務(wù)于井下本煤層預(yù)抽系統(tǒng)，低負(fù)壓抽放系服務(wù)于采空區(qū)埋管抽放。

3.2.1 回采面瓦斯抽采

超前預(yù)抽?；夭擅嫣崆?年以上形成備用面，然后在切眼內(nèi)施工走向順層千米鉆孔，在回采面中部一號(hào)回風(fēng)和膠運(yùn)順槽內(nèi)施工傾向順層上、下行鉆孔進(jìn)行預(yù)抽，鉆孔間距為5米，保證工作面回采前預(yù)抽時(shí)間不少于2年，確保回采前殘余瓦斯含量小于4m?/t。

大流量采空區(qū)抽采?；夭蓵r(shí)采空區(qū)滯后聯(lián)巷埋管抽放（在二號(hào)回順安設(shè)φ820mm主管、配合φ560mm支管滯后工作面50m～150m抽放）；同時(shí)根據(jù)回風(fēng)巷瓦斯情況，對(duì)上一相連采空區(qū)進(jìn)行卸壓抽放。

3.2.2 掘進(jìn)面瓦斯抽采

超前預(yù)抽。利用上順槽作為預(yù)抽母巷向下施工羽翼順層定向鉆孔，鉆孔覆蓋全部掘進(jìn)工作面，使掘進(jìn)面在未掘之前降低瓦斯含量及壓力。

邊掘邊抽。利用巷道掘進(jìn)形成的松動(dòng)圈，提高煤層透氣性（松動(dòng)圈內(nèi)的煤層透氣性系數(shù)增加數(shù)十倍），抽放其瓦斯，切斷巷道兩側(cè)煤體瓦斯涌出的通道。

千米鉆孔邊掘邊抽。在巷道兩邊施工鉆場(chǎng)，在鉆場(chǎng)內(nèi)沿工作面走向方向施工千米定向鉆孔抽放瓦斯，降低發(fā)生瓦斯事故的危險(xiǎn)。

常規(guī)鉆孔邊掘邊抽。在回順和膠運(yùn)順槽聯(lián)巷間施工10～30個(gè)預(yù)抽常規(guī)鉆孔，確保待掘巷道全部被鉆孔覆蓋，無(wú)盲區(qū)。

“四位一體”防突。針對(duì)深部區(qū)按照防突管理的掘進(jìn)面，在超前預(yù)抽的前提下，深部區(qū)掘進(jìn)面均嚴(yán)格執(zhí)行兩個(gè)“四位一體”綜合防突措施，區(qū)域預(yù)抽后進(jìn)行效果檢驗(yàn)，效果檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后方可掘進(jìn)，掘進(jìn)過(guò)程中每50m進(jìn)行2次區(qū)域驗(yàn)證，只有區(qū)域驗(yàn)證合格后在采取安全防護(hù)措施的前提下方可繼續(xù)掘進(jìn)。

3.2.3 抽采效果。

礦井瓦斯抽采率48%左右；采面采前預(yù)抽時(shí)間均30～36個(gè)月，采前殘余可解析瓦斯含量降至4.0m?/t以下；掘進(jìn)面區(qū)域預(yù)抽措施，將瓦斯含量降至6.4m?/t，瓦斯壓力降至0.74MPa以下。

3.3 監(jiān)控有效

安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)作業(yè)場(chǎng)所、要害部位瓦斯變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而使礦井瓦斯防治工作發(fā)生質(zhì)的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)災(zāi)害事故的早期預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并及時(shí)進(jìn)行處理，安全準(zhǔn)確地指揮生產(chǎn)。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)多年瓦斯治理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)總結(jié)，形成完整且行之有效的瓦斯治理裝備和技術(shù)管理體系，滿足礦井瓦斯治理需要。

探索高位走向鉆孔等方法綜合治理回風(fēng)隅角瓦斯。在工作面回順利用定向千米鉆機(jī)施工不同層位、不同長(zhǎng)度、不同數(shù)量的高位走向鉆孔等方法，并不斷的探索研究，以實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井瓦斯的綜合治理。

改進(jìn)封孔工藝，加大超前瓦斯治理力度。研究使用膠囊封孔和20m超長(zhǎng)封孔新工藝，采取“多打孔、大孔徑、高負(fù)壓、嚴(yán)封孔、全覆蓋、綜合抽”等措施提高煤層抽出率。并提前對(duì)深部區(qū)開(kāi)拓、開(kāi)采煤層卸壓。

健全瓦斯抽采在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，加大監(jiān)控布點(diǎn)范圍，對(duì)瓦斯抽放主管、支管、鉆場(chǎng)及鉆孔的濃度、壓力、流量等各種抽采參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，及時(shí)監(jiān)控瓦斯抽采系統(tǒng)運(yùn)行狀況，確保抽采系統(tǒng)可靠而有效的運(yùn)行。

實(shí)施井上下鉆孔相結(jié)合立體的綜合超前、超深度預(yù)抽。通過(guò)在礦井深部區(qū)地面施工預(yù)抽垂直鉆孔，井下施工沿煤層鉆孔與立井對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)深部區(qū)多煤層超前預(yù)抽，延長(zhǎng)煤層預(yù)抽時(shí)間，提高預(yù)抽率，實(shí)現(xiàn)高瓦斯礦井在低瓦斯?fàn)顟B(tài)下開(kāi)采。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：周廷揚(yáng) （1967、11），男，江蘇沭陽(yáng)人，高級(jí)工程師，碩士研究生，畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，從事煤礦開(kāi)采及“一通三防”方面的研究管理工作。