高瓦斯礦井掘進工作麵的瓦斯綜合治理

1 概況
寺河礦屬於高瓦斯礦井，當巷道掘進進入煤層或其它地質構造繁雜的地段，瓦斯湧出量突然增大，隨著巷道向前不斷掘進，其工作麵及回風風流中的瓦斯濃度也在增加，為保證巷道施工的順利進行，必須降低工作麵及其回風風流中的瓦斯濃度。在不影響工程進度和盡量減少投資的情況下，采用了在工作麵增大供風量，在回風段瓦斯湧出量大的地方來抽放瓦斯，降低回風的瓦斯濃度。這種方法在實踐中取得了良好的效果，為降低巷道的瓦斯濃度開辟了一條新途徑。
2 工程及地質情況
東膠巷道較長，巷道斷麵隻有12.5m2，與東軌道運輸大巷平行施工，在施工時，從巷道的兩端進行相向貫通。根據瓦斯湧出情況，為滿足通風和運輸要求，間隔一定距離與東軌巷施工一橫貫，原 設計巷道沿3#煤層底板施工，但在由東向西的實際施工過程中，煤層傾角變化較大，並有反坡現象，巷道向西施工560m後，進入全岩施工；當施工到1020m時，（即到了15#橫貫）巷道又進入了3#煤層，此時，正處在背斜間的鞍部位置，由於受地壓的影響，巷道圍岩破碎，瓦斯湧出增加；當巷道又向前掘進了80m，在正常施工時，巷道工作麵及回風段的瓦斯絕對湧出量達13m3/min，其中工作麵瓦斯絕對流出量達8m3/min。
現寺河礦東盤區施工又分東、西兩翼，其風量分配基本相等，利用礦主要通風機對井下進行通風，其最大風量可達20000m3/min。
3 瓦斯治理 措施
由於工作麵及回風段的瓦斯湧出量大，3#煤層的透氣性較好，瓦斯在自然狀態下其釋放時間較長，為保證在與其治理過程中，不影響巷道的正常施工，采用局部通風機通風，加速巷道成巷與瓦斯抽放綜合治理的 措施。
3.1 工作麵的瓦斯治理
由於巷道工作麵絕對瓦斯湧出量達8m3/min，為保證工作麵能正常生產，其瓦斯濃度不得超過1%，因此巷道風量為：
Q=8÷1%×1.7=1360m3/min
選用2台2×30kW局部通風機和2台28kW局部通風機配直徑800mm的風筒對工作麵進行通風，其總供風量可達1500m3/min。
3.2 回風段的瓦斯治理
由於巷道回風段的絕對湧出量達5m3/min，巷道的掘進斷麵又隻有12.5m3，隻利用局部通風機通風已不能保證巷道的回風暢通和滿足生產的需要，故采取將回風段的瓦斯抽放到全風壓巷道中，且加快巷道成巷，以降低工作麵及回風風流中的瓦斯濃度。
（1）瓦斯泵的選擇。巷道回風段瓦斯絕對湧出量達5m3/min，在安上瓦斯抽放泵後，瓦斯的抽放量預計可達6～7m3/min。在抽放過程中，由於巷道圍岩的裂隙和巷道底板的漏風，預防抽放的瓦斯濃度初期在50%左右，由此可得：
瓦斯泵的抽出速率為：7÷50%=14m3/min
根據瓦斯抽出速率選用YWB-15型瓦斯抽放泵，其最大抽出量可達15.1m3/min。
（2）鑽空布置。首先從回風段距全負壓通風口5m處向工作麵方向的巷道兩幫鑽孔，由於該段巷道初噴已經完成（噴厚為60mm），巷道內的瓦斯主要來自巷道的底板（底板煤層還有2.5m左右），故鑽孔口布置在距底板上0.5m處，這樣可防止鑽孔大量被堵塞，便於封孔。鑽孔角度與巷道中線成60°夾角。根據巷道底板有2.5m厚的煤層，鑽孔濃度確定為4.0m，這樣既可打透煤層，又有利於采用7655型風鑽打眼，鑽孔直徑為72mm。該段巷道圍岩破碎，煤層的透氣性較好，瓦斯排放範圍預防每孔為4m，故鑽孔間距確定為4m，這樣能有效地抽放出圍岩的瓦斯。
（3）封孔。鑽孔打好後，首先用壓風吹出孔內的煤粉、積水等，然後即可進行封孔，為保證抽出的瓦斯濃度較高，增加抽放效果，封孔長度為2.0m。封孔管采用DN25鋼管製成，其長度為3.2m，在管的2.m處，焊上直徑70mm的擋板，在距封孔管擋板內1.0m段均勻鑽上直徑5mm的篩孔若幹個，並用鐵板封閉管的裏端口，以防煤粉堵管或進入瓦斯抽放泵。距封孔管外端0.1m處安設一閘閥（DN25），以便瓦斯抽放泵檢修和抽放主管處理時防止瓦斯湧出，在封孔管的最外端加工成筍字頭，以便外接膠管。
（4）抽放管路布置。根據抽放泵最大流量為15.1m3/min，主管選用φ159mm的無縫鋼管，鋼管布置在巷道未掛電纜的一側，管道下每隔5m墊上0.2m厚的木墊，管道離巷道幫0.1m，以保證管道與其它帶電設備和物體隔開。在主管的端部設置分支器，每一個分支器上設置10個分支，分支采用DN25的鋼管加工，其長度為0.2m，端部加工成筍字頭，每一分支器的末端安一閘閥，分支器的分支與封孔管間采用30mm膠管聯接，在瓦斯抽放泵前10m處的φ159鋼管上安設一分支管（DN50）和一閘閥（ND50），當抽出的瓦斯量小時，做配氣使用，以減小抽放泵的負壓，在排氣口進風側30m處和回風側50m處設置一柵欄，此段為瓦斯稀釋段。
3.3 通風係統調整
在瓦斯抽放泵運轉前，增加調節抽風機的風量到8000m3/min，經過瓦斯排放口處的風量達4000m3/min，用來降低一翼回風和總回風的瓦斯濃度。
4 綜合治理瓦斯的效果
（1）東膠巷在采用工作麵局部通風機通風、回采段加快巷道成巷和瓦斯抽放後，巷道內瓦斯濃度明顯下降，在瓦斯抽放前工作麵回風流中的瓦斯濃度為1.1%，造成工作麵無法正常生產，當回風巷內采用瓦斯抽放後，其回風流瓦斯濃度降至0.7%，瓦斯抽放量為6.5m3/min。
（2）在利用局部通風機通風和瓦斯抽放綜合治理瓦斯後，保證了工作麵的正常施工，確保巷道的順利貫通，為寺河礦早日出煤創造了條件。