浅谈综采工作面上隅角瓦斯治理

刘 勇,敖世全

(1.桐梓县安全生产监督管理局, 贵州遵义市 563200; 2.贵州渝能矿业有限责任公司, 贵州遵义市 563200)

浅谈综采工作面上隅角瓦斯治理

刘 勇1,敖世全2

(1.桐梓县安全生产监督管理局, 贵州遵义市 563200; 2.贵州渝能矿业有限责任公司, 贵州遵义市 563200)

针对煤层群保护层开采时上隅角瓦斯超限问题,通过在采面的顶板抽采巷对被保护层进行裂隙抽采的瓦斯治理措施,有效地解决了上隅角瓦斯超限问题,保证了采面安全顺利回采。

上隅角;瓦斯抽采;煤矿安全

解决上隅角瓦斯积聚方法多种多样,有常规增大风量、尾排、埋管抽、高位钻孔抽、高位抽放巷巷抽等,但上隅角瓦斯涌出根据瓦斯的来源不同,涌出特点不同,采用常规方法进行处理,在瓦斯涌出量突然大量增加时,仍然会出现上隅角瓦斯积聚,本文根据官仓煤矿1111南一段采面上隅角瓦斯涌出特点和来源,利用裂隙抽采被保护层瓦斯,有效解决了上隅角瓦斯超限问题。

官仓煤矿位于黔北煤田,本区含煤地层属龙潭组中下统,可采煤层参数见表1。

各可采层为煤与瓦斯突出煤层。1111南一段采面为综采工作面,通风方式为“U”型通风,埋深为104～149m,该工作面位于11采区一区段,上邻井田边界,下邻1111南二段工作面(待布置)、北邻1111北一段工作面(未布置),南邻井田边界隔离煤柱。

表1 煤层瓦斯基本参数

1 上隅角瓦斯来源分析

上隅角瓦斯来源于本层、邻近层和围岩瓦斯,官仓煤矿现场实测上隅角及附近的瓦斯分布见图1。

根据现场实测上隅角瓦斯浓度分析,采面本层涌出的瓦斯量非常低,C1煤层底板为铝土泥岩,无瓦斯涌向采煤工作面采空区。该采面上隅角的瓦斯来源于上邻近层C2煤层至C6煤层,由于C2、C3、C6煤层不可采,这些不可采煤层和围岩向该采面采空区涌出量不大,主要瓦斯来源于可采煤层C4、C5煤层。

图1 官仓煤矿现场实测上隅角及附近的瓦斯分布

2 上隅角瓦斯治理

对临近层采取卸压瓦斯抽放后,仍有部分临近层的瓦斯通过采动裂隙涌向采面,加上C1煤层距抽放巷之间有不可采的C2煤层和C3煤层及围岩瓦斯涌向采面采空区,造成上隅角瓦斯超限。为此,在顶抽巷向采面顶板的大裂隙带施工穿层钻孔进行瓦斯抽放。

采面采取长壁式开采,全面陷落法管理顶板,顶板冒落带和裂隙带高度与采高成正比,并受岩层倾角、硬度和有无断层、裂隙的影响而定。根据观测,官仓煤矿C1煤层冒落带高度是采高的3～4倍,抽放钻孔终孔位置若布置在冒落拱附近,则裂隙抽放范围小,并且直接与冒落带沟通,瓦斯抽放浓度低,抽放效果差。经过摸索,裂隙抽放钻孔终孔点布置在采高的7倍位置,既能抽放上隅角附近的瓦斯,抽放浓度较高,抽出瓦斯经混合后,又不影响瓦斯发电。裂隙抽采钻孔的孔间距为12m,孔径为75 mm,钻孔提前施工,钻孔布置见图2。

图2 1111南一段采面裂隙钻孔布置

钻孔处于采面上隅角附近时,单孔瓦斯抽放浓度为20%～80%,单孔抽放纯量为0.0567～0.2436 m3/min,采面回风风流中的瓦斯浓度为0.09%,上隅角的瓦斯浓度为0.5%以下,解决了上隅角瓦斯超限的问题。

3 结 论

(1)煤层群开采,先开采保护层时,临近层的瓦斯必然涌向正在开采的采面采空区,从而造成上隅角瓦斯超限,治理瓦斯抽为根本,采取单一的一种方法效果不佳,官仓煤矿采取对临近层卸压抽的同时对开采层采取裂隙抽,彻底解决了上隅角瓦斯超限问题。

(2)官仓煤矿C1煤层为Ⅱ类自燃发火,裂隙钻孔瓦斯抽放浓度下降到一定值后,该钻孔停止抽放,利用该钻孔向采空区进行预防性灌浆,防止采面自燃,也取得了较好的成果。

(3)常规采用风障引风解决瓦斯超限简单易行,但管理难度大,可靠性不强;采取尾排解决瓦斯存在自燃煤层不适用,在采空区面积达到一定面积后,尾排瓦斯效果与采空区面积成反比;采取高位钻孔和冒落拱瓦斯抽放解决瓦斯,存在抽放时间短,钻孔有效利用时间短,钻孔工程量大;采取沙袋墙隔离,埋管抽放瓦斯存在移动沙袋墙时安全威胁大;经过探索,在顶抽巷中采取裂隙抽解决瓦斯具有钻孔施工工程量小,抽采效果好,安全、经济、稳定可靠等优点。

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2017-05-04)

刘 勇(1987－),男,贵州桐梓人,助理工程师,长期从事煤矿安全监管工作,Email:346777710＠qq.com。