刘家梁煤矿的瓦斯治理技术探究

（大同煤矿集团轩岗煤电有限责任公司 山西 034100）

1.矿井背景

刘家梁煤矿地理位置处于山西原平轩岗镇，井田面积约10.2737km2。矿井原设计生产能力为0.9Mt/a，改造后2013年刘家梁煤矿核定生产能力为2.4Mt/a。现开采煤层是2#、5#，有两个生产采区513与221采区通风系统稳定良好。

2.矿井通风系统

刘家梁煤矿使用的是中央分区式通风，通风方法是抽出式的矿井通风系统。有主立井、副立井、东进风斜井、西进风斜井四个进风井；中央回风斜井、北回风立井两个回风井，中央回风斜井使用的是FBCDZ№32型主通风机两台（一台运行，一台备用），风机叶片角度是+2.5度，功率是2×710kW，总回风量是7532m3/min；北风井使用FBCDZ№34对旋主通风机两台（一台运行，一台备用），叶片角为-3度，功率2×800kW，总回风量为7486m3/min，矿井总进风量14378m3/min，总回风量为15018m3/min，有效风量率达到87%以上。

在2#、5#煤层掘进工作面使用的是FBD-№8.0/2×55kW与FBD-№6.3/2×30kW局部通风机，采用“双风机”“双电源”自动切换，使用φ1000mm、φ1200mm拉链风筒，百米漏风率控制在3%以下，工作面迎头风量充足。

刘家梁煤矿中央回风斜井、西回风斜井反风方式都是风机反转反风，反风设施齐。

3.瓦斯抽采现状

刘家梁煤矿井下风门新安装了配重闭锁装置与语音报警装置，安装反风门，做到了人行风门不少于5m，通车风门不少于一列车长度，通风系统的稳定性得到提高。

(1)地面永久瓦斯抽采系统

刘家梁煤矿目前拥有地面瓦斯抽采系统6台抽采泵（型号为：CBF810-2，单台抽采泵电机功率为1000kW，额定流量为800m3/min），设计抽采能力85m3/min（Nm3）。高负压泵4台（现运行一台），低负压泵2台（现运行一台），矿安装15000m螺旋焊接钢管，对井下513采区、221采区采掘工作面进行提前预抽、边掘边抽、边采边抽。

(2)抽采方式及抽采管路布置

刘家梁煤矿采用高负压和低负压两套抽采体系。

高负压瓦斯抽采系统：使用螺旋焊接钢管，5#煤层采掘工作面与底抽巷支管长度和宽度是D377×8mm，2#煤层综放面回风支管是D273×6mm规格。5#煤层干管（规格D720×10mm）2#煤层专回干管（规格为D530×10mm）在工作面到专回干管经过管道井至地面主管（规格：D920×20mm），连接地面集中抽采泵站与泵体相联。

低负压瓦斯抽采系统：使用螺旋焊接钢，5#煤层综放面上隅角支管是D377×8mm，专回干管是D630×10mm规格。2#煤层综放面上隅角支管是D273×6mm规格，专回干管是D530×10mm规格，从上隅角连接专回干管经管道井至地面主管连接地面集中抽采泵站和泵体连接。

据科拓恒通高级工程师马晨博士介绍，益生菌的称呼源于希腊语，意为“对生命的有益”。2001年，世界卫生组织和联合国粮农组织曾对益生菌下了明确定义：益生菌是一类能够活着进入消化道的微生物，当摄入充足数量时会对宿主的健康有益。她说，益生菌对人体有诸多好处，比如：可以帮助人类消化食物、排毒、促进人体免疫系统的成熟。益生菌还是调节肠道菌群紊乱唯一直接有效的一个途径，对乳腺炎也有很好的预防和治疗作用。

(3)安装“三防装置”

在地面永久瓦斯抽采泵房安装了“三防装置”，在抽采管路中安装了抑爆装置，安设了管路间连接线。干、支管安装电子流量计、一氧化碳、瓦斯、负压传感器，24小时对干、支管监测，在井下支管、单孔安设孔板流量装置，保证对管内瓦斯基础参数及时测定。

4.5#煤层抽采瓦斯措施

图1 5＃煤层掘进工作面掩护钻孔瓦斯抽采平面图

按照5135工作面瓦斯抽采的经验来看，从低负压抽放支管端头接5根4寸软管，压入上隅角垛袋内，在袋内抽采瓦斯。

5#煤层掘进工作面在巷道两帮施工挂耳钻场打钻孔超前掩护孔对巷道两侧瓦斯进行边掘边抽。

(1)5136工作面瓦斯抽采措施

①顶抽巷顺层孔抽采

5136顶抽巷顺5#煤层顶板掘进，在回风巷切眼位置到顶抽巷长度是168m，隔2m设置一个瓦斯钻孔，偏角90度，倾角-7度，孔深90m，实施预抽。

②5136顶抽巷密闭瓦斯抽采

5136顶抽巷巷道1070m长，顺5#煤层顶板采掘，5136顶抽巷和5136回同顺槽内错20m设置巷道，巷道采掘至离切眼3m位置，顶抽巷敷设一条瓦斯抽放管，顶抽巷隔300m设置1道密闭采取封闭抽采。

③5136底抽巷采掘工作面瓦斯抽采需要提前预抽

(2)瓦斯抽采分支器

刘家梁煤矿设计了瓦斯抽采分支器，由支管直接安装分支器，改为支管通过4寸软管连接到分支器再连接至钻孔进行抽采。现在刘家梁煤矿5135上隅角、回风斜交高位钻孔、5136进、回风巷掩护钻孔，5135、5136底抽巷全部采用新式瓦斯抽采分支器。每个分支器具备除渣、放水功能。确保瓦斯安全、高效抽采。

(3)刘家梁煤矿的瓦斯治理封孔工艺

封孔原理及方法，封固力封孔。双组分聚氨酯类材料，由双组分按一定比例混配后发生化学反应而固化成硬质材料，不受被密封体积和制品厚薄，这两组材料经过化学反应后，使其体积按一定比例膨胀后凝固，以达到封孔的目的。两组材料装在一个密封袋中，袋子中间的密封条将两种材料平均隔开，使其不使用时两种材料不会混合反应。当进行封孔时，只需将袋子轻轻挤压，两组材料均匀混合，从而开始反应，直至膨胀（将袋子撑破）、粘结、凝固；膨胀系数为20倍。PVC管路：管径为50mm，管长2.5m，两端部分别为内、外齿，直接进行连接，而且连接严密不漏气。每隔1米将封固力用胶带粘在PVC管上，挤压袋子将2种材料均匀混合后迅速填入钻孔内，填入后在孔口处将下一根PVC管与钻孔内的PVC管连接后再迅速填入钻孔内，在空口安装一个测压嘴与阀门，封孔长度不小于20m。

图2 钻孔封孔示意图

(4)区域瓦斯治理技术

针对瓦斯治理技术单一状况然后对5#煤层预抽进行瓦斯治理，5134底抽巷施工巷道总工程量为1066m。5135底抽巷与5134底抽巷形成了全负压通风系统。5134、5135、5136底抽巷形成全负压“E”通风系统，5134底抽巷封闭后，5135、5136底抽巷变为全负压“U”通风系统。

5134、5135、5136底抽巷都沿6#煤层顶板布置，是半煤岩巷道，6#煤层与5#煤层的层间距为5m～8m，平均7m。断面是梯形，支护型式是金属棚11＃工字钢。5134底抽巷净断面是7.82m2，掘进断面是9.38m2；5135、5136底抽巷断面有扩大，净断面是8.60m2，掘进断面是10.26m2。

5134底抽巷全部预抽孔施工3.5万m，5135底抽巷预抽孔施工5万m。5136底抽巷计划施工瓦斯钻孔5.4万m。经过瓦斯预抽采，采用本煤层抽采，综放工作面回风流瓦斯浓度降到0.4%以下，最低0.24%。掘进工作面回风流瓦斯浓度降到0.4%以下，最低0.35%。取得了很好的效果。

(5)瓦斯监测监控措施

刘家梁矿采用KJ86N瓦斯监测监控系统，对井下相关设备实现了数字化监测，共安装各类传感器175台，备用46台。供电情况、设备开停、井下主要风门实现了状态化监测，工作面供电实现了风电闭锁、瓦斯电闭锁和故障闭锁。

拥有全矿监测监控网络图，实施微机员岗位责任制、网络故障登记表等坚持监测监控故障汇报程序和故障处理措施，全面保障安全生产。

5.瓦斯抽采效果

5131、5132、5133、5134综放工作面回采完毕，在掘进期间用掩护钻孔、回采期间用斜交高位钻孔、顺层钻孔、上隅角埋管抽采、高位瓦斯治理巷抽采。

5133工作面：掘进和回采期间总瓦斯抽采量在757万m3，平均瓦斯抽采率57%左右。5131工作面：掘进和回采期间总瓦斯抽采量在409万m3，平均瓦斯抽采率在49%左右。5134工作面：掘进和回采期间总瓦斯抽采量在1262万m3，平均瓦斯抽采率在68%左右。

5132工作面在掘进时用掩护钻孔，回采时用斜交高位钻孔、顺层钻孔、上隅角埋管抽采，瓦斯抽采率达到62%。

5135工作面在掘进时用掩护钻孔、底抽巷预抽孔，回采时用斜交高位钻孔、顺层钻孔、上隅角埋管、高抽巷、底抽巷抽采，瓦斯抽采率达到70%。5136工作面在掘进时用掩护钻孔、底抽巷预抽孔，回采时上隅角埋管、高抽巷密闭抽放、底抽巷抽放，瓦斯抽采率达到87.7%。

6.结论

刘家梁煤矿根据矿井开采实际并认真学习，使用多措并举的方式，对采掘工作面实施提前预抽、边掘边抽、边采边抽形式，逐步提升了瓦斯抽采方式和效果达到了预期目的，为瓦斯治理提供了实践经验和理论依据，提成了企业经济效益。