葛　飛

(山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限公司)

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低瓦斯礦井上隅角瓦斯超限治理技術(shù)

葛飛

(山西潞安集團(tuán)余吾煤業(yè)有限公司)

摘要以三交河煤礦2-505工作面為研究對(duì)象，分析了低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限的原因，并提出了治理措施,結(jié)果表明，工作面上隅角瓦斯?jié)舛扔?.6%～2.8%降低至0.5%～0.9%，工作面的日推進(jìn)距離由以前的2.4 m提高到4.8 m，有效地解決了低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞低瓦斯礦井瓦斯超限上隅角充填高位鉆孔

根據(jù)十二五規(guī)劃，煤炭依然是我國(guó)的主要能源，是我國(guó)能源的支柱。但是隨著煤礦開采強(qiáng)度和開采深度不斷地增加，瓦斯災(zāi)害問(wèn)題日益嚴(yán)重，尤其是工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題[1-4]，為此，許多學(xué)者進(jìn)行了研究。陳殿賦等以保德煤礦為例，對(duì)上隅角瓦斯的來(lái)源進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，提出了埋管抽放、吊掛傾斜風(fēng)障、安設(shè)增壓板閉和局部改變通風(fēng)系統(tǒng)等治理方法[5]；王克武等以山西保利鐵新煤礦為研究對(duì)象，對(duì)工作面瓦斯的來(lái)源進(jìn)行了分析，提出了大風(fēng)量法、正壓稀釋法、風(fēng)機(jī)抽采法、總排負(fù)壓抽采法和改進(jìn)總排負(fù)壓抽采法等治理措施[6]；張為根據(jù)自己多年的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了采煤工作面上隅角瓦斯超限時(shí)應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題[7]；于勵(lì)民以平煤八礦14081工作面為研究對(duì)象，對(duì)高瓦斯工作面上隅角瓦斯涌出的特征進(jìn)行了分析，提出了在高瓦斯工作面上隅角瓦斯超限的綜合治理的方法[8]；劉建中等以山西三元福達(dá)礦井為對(duì)象，研究了高瓦斯礦井上隅角瓦斯超限的問(wèn)題，提出了高位鉆孔配合埋管抽放的治理方法[9]；李紅曉等運(yùn)用最小二乘法對(duì)工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行了分析[10]；范向軍等對(duì)瓦斯來(lái)源和上隅角瓦斯超限進(jìn)行了分析，提出了增加風(fēng)量、設(shè)置風(fēng)障、吊掛水射流風(fēng)機(jī)、偽巷排放、隅角埋管抽放和高位鉆孔抽放等治理方法[11]；匡帥等以屯留煤礦N2202綜放工作面為研究對(duì)象，針對(duì)上隅角瓦斯超限問(wèn)題提出了回風(fēng)巷裂隙帶鉆孔高效抽采和回風(fēng)巷頂板插管等治理措施[12]。

綜上所述，上隅角瓦斯治理問(wèn)題是很突出的，尤其是在低瓦斯礦井的上隅角瓦斯問(wèn)題很容易被忽略，從而給工人的人身安全造成了很大的威脅，嚴(yán)重制約了礦井的安全高效生產(chǎn)。因此，以低瓦斯礦井為研究對(duì)象，提出了工作面上隅角瓦斯超限的治理方法。

1工作面概況

三交河煤礦位于呂梁山脈東麓，高低起伏，采用豎井、斜井和平硐聯(lián)合開拓方式，屬于低瓦斯礦井，Ⅱ類自燃煤層，現(xiàn)開采2#煤層，礦井采用“三進(jìn)兩回”通風(fēng)方式，分別是主平硐、主斜井、中社進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)風(fēng)，楊坡回風(fēng)立井、金山溝回風(fēng)立井回風(fēng)。2-505工作面順槽長(zhǎng)1 900 m，切巷長(zhǎng)200 m。工作面采用U型通風(fēng)方式，運(yùn)輸巷回風(fēng)，材料巷進(jìn)風(fēng)，2-505工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為4.2 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為1.24 m3/t。

2上隅角瓦斯超限原因分析

2.1采空區(qū)風(fēng)流匯合

2-505工作面采用U型通風(fēng)方式，在運(yùn)輸巷和材料巷會(huì)存在一定的風(fēng)流壓差，從材料巷進(jìn)入工作面的風(fēng)流分為兩部分：一部分直接經(jīng)過(guò)工作面；另一部分先經(jīng)過(guò)采空區(qū)，與采空區(qū)內(nèi)的氣流交換，逐漸向工作面返回，最后匯集于2-505工作面上隅角，另外，采空區(qū)會(huì)存在一定的瓦斯，由于瓦斯的密度比較輕，會(huì)往上跑。因此，很容易造成上隅角瓦斯積聚。 2-505工作面風(fēng)流示意見(jiàn)圖1。

圖1　2-505工作面風(fēng)流示意

2.2上隅角的風(fēng)流狀態(tài)

由于2-505工作面的上隅角離煤壁和采空區(qū)比較近，風(fēng)流速度相對(duì)較低，從而形成渦流狀態(tài)，當(dāng)采空區(qū)瓦斯運(yùn)移到2-505工作面上隅角時(shí)，瓦斯在上隅角呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，形成高濃度瓦斯。

2.3鄰近煤層瓦斯

2-505工作面開采2#煤層上組煤，由于2#煤層上組煤與下組煤的平均距離為8.4 m，因此，開采上組煤時(shí)，下組煤層的瓦斯會(huì)流入2-505工作面的采空區(qū)，增加采空區(qū)瓦斯的濃度。

3治理措施

3.1上隅角充填

綜合2-505工作面上隅角瓦斯超限的原因分析，減少?gòu)牟煽諈^(qū)流過(guò)上隅角的風(fēng)流量可以減小上隅角瓦斯的濃度。因此，用膠絲袋裝入不燃性材料對(duì)上隅角進(jìn)行動(dòng)態(tài)封堵，這樣可以防止采空區(qū)的瓦斯大量積聚在上隅角。

3.2擋風(fēng)簾設(shè)置

擋風(fēng)簾雖然是一種比較傳統(tǒng)的方法，但是當(dāng)采煤工作面上隅角瓦斯超限時(shí)，是一種很好的臨時(shí)補(bǔ)救方法，它可以將一部分工作面的風(fēng)流引導(dǎo)到上隅角，稀釋上隅角的瓦斯?jié)舛?，解決上隅角瓦斯超限問(wèn)題。擋風(fēng)簾設(shè)置見(jiàn)圖2。

圖2　工作面擋風(fēng)簾設(shè)置

3.3頂板高位鉆孔

綜合上述瓦斯超限原因，降低采空區(qū)瓦斯的濃度可以很好地解決上隅角瓦斯超限的問(wèn)題。采用頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯。

2-505工作面采高為2.25 m，按照煤層頂板冒落帶高度約為采高的3～4倍、裂隙帶為采高的4～8倍考慮，通過(guò)計(jì)算應(yīng)將鉆孔的最佳位置布置在距材料巷壁5～50 m、落底高度為0～9 m 處。鉆孔的組間距是50 m，鉆孔間距為0.5 m，共設(shè)置3個(gè)鉆孔。鉆孔參數(shù)見(jiàn)表1，鉆孔布置見(jiàn)圖3。

4結(jié)論

在2-505工作面開采初期，工作面未采用瓦斯治理措施，上隅角瓦斯?jié)舛仍?.6%～2.8%，給工作面的安全生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的威脅。采用上隅角充填、設(shè)置擋風(fēng)簾和高位鉆孔等瓦斯治理措施后，工作面上隅角瓦斯?jié)舛冉档偷?.5%～0.9%，徹底解決了瓦斯超限問(wèn)題，日推進(jìn)距離由原來(lái)的2.4m提高到4.8 m左右，確保2-505采煤工作面的安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，該技術(shù)對(duì)于低瓦斯礦井具有很大的推廣價(jià)值。

表1　鉆孔參數(shù)

圖3　鉆孔布置示意

參考文獻(xiàn)

[1]魏國(guó)山,曹士瀅,朱亞彪.“U”型通風(fēng)采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤礦安全,2011,42(11):34-36,40.

[2]李英明，楊明東，付永剛.U型工作面上隅角埋管瓦斯抽采數(shù)值模擬研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2013,9(12):16-22.

[3]薛景明.采煤工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤礦安全,2011,42(2):27-29.

[4]董振軍.頂板走向高位鉆孔解決上隅角瓦斯超限技術(shù)研究[J].煤炭技術(shù),2012,31(11)：111-112.

[5]陳殿賦，魯義.工作面上隅角瓦斯綜合治理技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013,41(10):57-59,63.

[6]王克武，孫福玉，姜偉東.低瓦斯礦井工作面上隅角瓦斯超限治理技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2012,40(5):49-51,54.

[7]張為.防治回采工作面上隅角瓦斯超限應(yīng)注意的問(wèn)題[J].煤礦安全,2014,45(1):222-224.

[8]于勵(lì)民,李國(guó)旗.高瓦斯綜采工作面上隅角瓦斯的綜合治理[J].煤礦安全,2002,33(6):13-14,52.

[9]劉建中,趙保平,孔祥義,等.高位鉆孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2010,38(2):46-49.

[10]李紅曉,湯友誼.基于最小二乘法的工作面上隅角瓦斯?jié)舛确治龇椒ㄑ芯縖J].中國(guó)礦業(yè),2011,20(7):111-114.

[11]范向軍,高宗飛,林來(lái)彬,等.特厚煤層綜放工作面上隅角瓦斯治理技術(shù)[J].煤礦安全,2012,43(9):53-54,59.

[12]匡帥,何俊,郭魏魏.屯留煤礦N2202綜放面上隅角瓦斯治理技術(shù)研究[J].中國(guó)煤炭,2014,40(3):106-110.

(收稿日期2015-11-28)

葛飛(1985—)，男，助理工程師，046199 山西省長(zhǎng)治市。