寺河矿综采工作面初采瓦斯不稳定涌出治理实践

2020-05-13 03:24郭恩超晋煤集团寺河矿山西晋城048200
煤矿现代化 2020年3期
关键词:老顶机尾机头

郭恩超(晋煤集团寺河矿,山西 晋城 048200)

0 引言

寺河煤矿是晋煤集团一座特大型现代化矿井,属“九五”期间国家重点建设项目。矿井一期于1996年12月开工建设,2002年11月正式投产。2006年国家发改委以发改能源〔2006〕943号文核准寺河改扩建(二期)工程,批复在西井区布置一套独立的生产系统。2008年3月寺河煤矿改扩建(二期)工程正式开工建设(西井区),2013年1月改扩建(二期)工程建设项目竣工投产,形成了“一矿两井”(即东、西井区)格局。寺河煤矿区位于太行山脉南段西侧,沁水盆地南缘,现在开采3#煤层。

矿井综采工作面初采老顶前,顶板不稳定垮落,造成工作面瓦斯涌出不均衡,瓦斯超限频发,给工作面安全生产带来隐患,研究顶板垮落规律对减少瓦斯异常涌出,工作面安全生产具有重要意义。

1 概述

以6302工作面为例进行综采工作面初采期间瓦斯不稳定涌出规律研究,6302工作面为东六盘区6302大采高综采工作面,工作面开采3#煤层,一次采全高,煤层底板标高+310~+358m,地面标高+680~+820m。工作面东段倾斜长度为267.3m(净),走向长度为224.1m(净);西段倾斜长度为311.7m(净),走向长度为682.1m(净);工作面走向长度总共为906.2m(净)。煤层平均厚度为5.69m。6302工作面顶底板情况,见表1。

表1 煤层顶底板情况

工作面顶板分为伪顶、直接顶、老顶,底板为直接底;在正常初采过程中,随着工作面的推进伪顶、直接顶、老顶逐步垮落,在垮落的过程中,伴随着瓦斯不稳定的涌出,工作面风排瓦斯量急剧波动,煤顶垮落区域瓦斯涌出量上升,直接顶垮落区域瓦斯涌出量波动最大,工作面老顶完全来压后,工作面风排瓦斯量才逐步稳定在合理的区间(见表2,图1)。

表2 6302工作面推进度与瓦斯涌出关系

图1 6302工作面初采瓦斯数据

2 制定初采工作面瓦斯不稳定涌出措施

2.1 工作面顶板垮落数据分析

根据寺河矿综采工作面初采煤顶、直接顶、老顶垮落数据分析,寺河矿区域综采工作面倾向长度300m,走向长度1000~1500m。开采3#煤层厚度为6m左右,3#煤层自燃倾向性为Ⅲ类,属不易自燃煤层,煤尘无爆炸性。

分析数据得出工作面初采推进5~10m煤顶垮落,工作面推进16~25m直接顶垮落,工作面推进25~35m老顶垮落;工作面在直接顶垮落时,瓦斯涌出量最大,老顶垮落时工作面瓦斯涌出量趋于稳定,煤顶垮落时工作面瓦斯涌出量开始上升;参考河南理工大学编制《西井区采掘工作面合理通风方式研究》中综采工作面自然堆积区长度为15m。推进超过15m采空区进入岩层离层区(载荷影响区),顶板开始垮落。

2.2 工作面顶板控制措施

根据上面数据,工作面机头段进入直接顶垮落区域时,机尾段在煤顶垮落区域,机头段直接顶垮落,机尾段煤顶垮落,当机头段进入老顶垮落区域,机尾段在直接顶垮落区域,机头老顶垮落,机尾直接顶垮落,可以有效预防直接顶大面积垮落造成瓦斯异常涌出,这样使工作面瓦斯涌出量波动不会大,瓦斯涌出量在可控制范围,可以避免工作面瓦斯超限发生。

工作面机头超前机尾10~15m可以使工作面机头机尾分布在不同的顶板垮落区间,可以有效减少顶板大面积垮落。

工作面为大采高综采工作面,倾向长度300m。

2.3 试验案例

W3302综采(大采高)工作面,处于西井区+280水平,现开采煤层为3#煤层,一次采全高,工作面位于西三盘区东南部,南为矿界,东为W3301工作面(已采),西为W3303工作面(正掘),北为西三盘区盘区大巷(已掘)。煤层底板标高+394~+478m,工作面倾斜长度为296m(净),走向长度为901.03m(净);煤层平均厚度为6.05m。顶底板情况与6302工作面类似。工作面安装173个支架,支架前后最大步距为0.8m,相邻支架间距为0.1m时,机头机尾差距为17m,按照目前综采设备可以采取这项措施。

以W3302工作面初采为例,采取措施机头推进与机尾推进度差10~15m左右,其它措施不变,相邻地点地质条件相差不大。W3302面机头机尾推进度差11m,如图2所示。W3302工作面初采瓦斯数据见表3,图3所示。W3302面与6302面数据对比见图4。

表3 W3302工作面推进度与瓦斯涌出关系

图2 W3302通风系统图

图3 6302工作面初采瓦斯数据

图4 6302面与W3302面初采瓦斯数据对比

2.4 通过瓦斯数据分析发现

通过数据分析W3302工作面和6302工作面初采瓦斯数据得出以下结论:

1)W3302工作面瓦斯涌出量波动幅度变小;W3302工作面总体瓦斯涌出量偏小;

2)工作面瓦斯浓度偏小,瓦斯浓度也没有明显大幅波动;

3)工作面初采瓦斯影响小,提高了生产效率。

3 结 论

通过控制综采工作面初采期间机头机尾推进距离,根据寺河矿顶底板地质条件情况,机头机尾推进差距控制在10-15米左右,煤顶、直接顶、老顶分区段逐步垮落,避免初采期间顶板大面积垮落,将采空区聚集的瓦斯瞬间挤出导致出现瓦斯超限的隐患,瓦斯治理效果明显,工作面瓦斯浓度减小,工作面风排瓦斯涌出量明显降低,初采期间瓦斯涌出量波动幅度大幅减小,大大提高了工作面初采期间的安全系数,保障工作面的安全生产。

猜你喜欢
老顶机尾机头
放疗中小机头角度对MLC及多靶区患者正常组织剂量的影响
刮板输送机伸缩机尾的研制
首采工作面坚硬顶板预裂技术研究与实践
采煤工作面顶板分类及控顶原则研究
基于Polyflow的一出二挤管机头模拟分析
探讨我公司皮带机机尾的改进
C919机头成都下线
450m2机头电除尘输灰系统改造
葛铺矿14-1103综采面老顶来压步距预测及实践
大采高沿空留巷在沙曲矿的应用