李茂林

(山西焦煤西山煤電集團(tuán) 杜兒坪礦,太原 030024)

煤炭是我國的主要能源,在國民經(jīng)濟(jì)能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)很重要的位置,煤炭在生產(chǎn)過程中存在著水、火、瓦斯、煤塵、頂板和熱害等六大自然災(zāi)害[1]。隨著各礦山的機(jī)械化程度越來越高,瓦斯災(zāi)害的危險(xiǎn)愈來愈嚴(yán)重[2-4]。那么如何治理瓦斯、減少瓦斯的涌出就成了回采期間出煤量多少一個(gè)重要因素,尤其是高瓦斯工作面。近年來,合理的布置采煤工作面成為大家研究的重點(diǎn),為治理上隅角及回風(fēng)的瓦斯提供了基礎(chǔ)。

1 工作面概況

1.1 工作面概況

杜兒坪礦68308工作面屬北三8#煤盤區(qū),工作面走向長1 264 m,傾向長240 m。工作面煤層厚度穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，全厚 4.5 m～6.8 m,平均5.6 m,煤層中有1～2層夾石;局部區(qū)域夾石上部相變?yōu)樘抠|(zhì)泥巖(最厚可達(dá)2.8 m),煤巖層傾角1°～9°,平均傾角4°。該工作面采用“U型”通風(fēng)方式(即68308機(jī)軌合一巷進(jìn)風(fēng),68308回風(fēng)巷回風(fēng)),采用上山開采，巷道布置示意圖見圖1。工作面配風(fēng)量為2 813 m3/min。

新鮮風(fēng)流由地面→1010水平北二大巷→北三8#煤聯(lián)絡(luò)斜坡→北三8#煤軌道巷→68308機(jī)軌合一巷→68308工作面→68308回風(fēng)巷→68308穿層斜坡→北三下組煤回風(fēng)巷→北三下組煤回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷→大北六斜坡→62402專用回風(fēng)巷→北部總回風(fēng)巷→中部風(fēng)井。

圖1 68308上山開采巷道布置示意圖

1.2 回采時(shí)出現(xiàn)的問題

在68308工作面進(jìn)行回采時(shí),由于瓦斯比空氣輕,所以會向地勢高的地方積聚。隨著回采的不斷向前推進(jìn),大量的采空區(qū)瓦斯受到重力作用向上隅角涌出,造成了上隅角的瓦斯?jié)舛纫恢本痈卟幌?所以上隅角的瓦斯治理就成了一個(gè)難題。在回采時(shí),上隅角瓦斯?jié)舛茸畲竽苓_(dá)到1.50%,回風(fēng)的瓦斯?jié)舛茸畲笠材苓_(dá)到1.10%,影響正產(chǎn)生產(chǎn)。在不生產(chǎn)期間,上隅角平均瓦斯?jié)舛饶苓_(dá)到0.60%,回風(fēng)的平均瓦斯?jié)舛纫灿?.65%。為解決這個(gè)難題,決定在下一個(gè)工作面采用俯采技術(shù)。

2 68306工作面概況、通風(fēng)系統(tǒng)及回采方式

68306工作面是68308工作面的續(xù)接工作面。68306工作面同屬于北三8#煤盤區(qū),走向長1 198 m, 傾向長204 m.煤層厚度穩(wěn)定,全厚 4.3 m～6.6 m,平均5.2 m,工作面煤層厚度穩(wěn)定,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。煤巖層傾角1°～9°,平均4°。該工作面也采用“U型”北通風(fēng)方式(即工作面采用68306機(jī)軌合一巷進(jìn)風(fēng),68306回風(fēng)巷回風(fēng))。工作面采用下山開采，巷道布置見圖2。工作面配風(fēng)量為2 363 m3/min。

圖2 68306下山開采巷道布置示意圖

新鮮風(fēng)流由地面→北一輔助運(yùn)輸大巷/北一膠帶機(jī)大巷→68306機(jī)軌合一巷→68306工作面→68306回風(fēng)巷→68306回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷→北一下組總回風(fēng)巷→北三總回風(fēng)巷→中部風(fēng)井。

3 兩個(gè)工作面瓦斯?jié)舛扰c抽采量比較及效果分析

3.1 瓦斯?jié)舛缺容^

截止到目前,68308工作面已回采結(jié)束,68306還剩540 m未采。圖3為68306工作面與68308工作面日平均瓦斯?jié)舛葘Ρ葓D。

圖3 68306工作面與68308工作面日平均瓦斯?jié)舛葘Ρ葓D

從圖3可以看出68306在回采到540 m時(shí),瓦斯?jié)舛炔桓?上隅角瓦斯?jié)舛纫恢痹?.23%～0.40%之間來回波動,回風(fēng)瓦斯?jié)舛茸畲笤?.56%,其原因是采空區(qū)瓦斯都積聚在采空區(qū)后部較高地點(diǎn),所以上隅角瓦斯涌出量有限,無瓦斯超限發(fā)生。而68308工作面由于是上山回采,按照瓦斯比空氣輕的特性,隨著回采的不斷向前推進(jìn),采空區(qū)的瓦斯形成向上隅角流動的趨勢,造成了上隅角的瓦斯?jié)舛壬?所以上隅角的瓦斯治理就成為了一個(gè)難題,68308工作面在整個(gè)回采過程中一直維持這種狀態(tài)。兩者相比較,采用了下山回采的68306工作面很好的治理了上隅角的瓦斯,解決了上隅角瓦斯難治理的難題,為礦井的安全生產(chǎn)提供了保障。

3.2 瓦斯抽采情況比較

68308工作面和68306工作面都采用高抽巷抽采、底抽巷抽采、上隅角懸管抽采、本煤層抽采,抽采量如表1所示。

表1 瓦斯抽采情況比較表

隨著工作面的不斷向前推進(jìn),原本非常穩(wěn)定的頂板層受到周期來壓會冒落下來,形成許多大小不同的裂隙,瓦斯密度比空氣輕,大量的瓦斯從采空區(qū)裂隙向上部積聚。因此高抽巷抽采效果最能體現(xiàn)兩種回采方式的差異。從表1可以看出,68308和68306在本煤層和底抽巷以及上隅角抽采的抽采量都相差不多,但68306高抽巷的抽采量比68308高抽巷平均抽采量多2.08 m3/min。這是因?yàn)?8308工作面采用仰采技術(shù),瓦斯向上部積聚,受到采空區(qū)漏風(fēng)的作用,大量的瓦斯從上隅角處涌出,造成了上隅角瓦斯居高不下、高抽巷抽采濃度不高、抽采量低,平均濃度是25%。68306采用的是俯采技術(shù),按照瓦斯向高處積聚的原則,大量高濃度瓦斯積聚在采空區(qū)后部頂端,用高抽巷進(jìn)行抽采,能抽出大量高濃度瓦斯,也提高了抽采量,平均瓦斯?jié)舛饶苓_(dá)到33%。所以相比較68308高抽巷,68306高抽巷抽采量要大的多,平均抽采濃度也得到了提高。

根據(jù)發(fā)電濃度不小于30%的要求,采用上山回采的68308工作面抽采濃度不足以發(fā)電,而采用下山回采的68306工作面,因大量的瓦斯積聚在后部采空區(qū),抽采量達(dá)到了發(fā)電濃度,瓦斯抽采濃度對比圖見圖4。因此采用下山回采的68306工作面不僅處理了上隅角的瓦斯問題,還提高了高抽巷抽采量,并解決了電廠發(fā)電的問題。

3.3 效果分析

68306工作面采用俯采技術(shù),不僅能很好的治理上隅角和工作面的瓦斯,而且其高抽巷抽出的瓦斯也能達(dá)到電廠發(fā)電的濃度。截止到目前,已經(jīng)回采了11個(gè)月,共發(fā)電5 916 240度,平均每度電按0.55元算,那么共收益3 253 932元。采用俯采技術(shù)為68306工作面的安全回采以及瓦斯的在利用提供了前提。

圖4 68306高抽巷與68308高抽巷瓦斯抽采濃度對比圖

4 結(jié)束語

根據(jù)已回采完的68308工作面的實(shí)際情況，針對性提出對68306采用俯采的瓦斯治理方法,并輔以高抽巷抽采、底抽巷抽采、本煤層預(yù)抽以及上隅角懸管抽采,解決了“U”型通風(fēng)上隅角容易瓦斯積聚的問題,取得了很好的降低瓦斯的效果,為68306的安全回采提供了保障,安全生產(chǎn)形勢明顯改善[5]。同時(shí)提高了抽采量,增加了發(fā)電量,創(chuàng)造了大量的經(jīng)濟(jì)效益,瓦斯利用率也得到提高。