汝箕溝煤礦瓦斯治理技術與實踐

汝箕溝煤礦瓦斯治理技術與實踐
周廷揚 張世鵬
(寧夏煤業集團汝箕溝煤礦，寧夏平羅753404)
摘要：通過現場考察和理論03manbetx ，闡述了汝箕溝煤礦瓦斯綜合治理的基本方法，論述了專用排放巷、強化抽放等瓦斯治理技術的現場使用條件及技術參數，03manbetx 了局部及其它瓦斯治理技術在汝箕溝煤礦的應用效果和存在問題。
關鍵詞：瓦斯治理專用排放巷強化抽放

1前言
汝箕溝煤礦位於賀蘭山北段，井田南北走向長3.9km,東西傾斜寬2．31km，麵積9．009km2。可采煤層為侏羅紀含煤地層，共含煤九層，可采七層，可采煤層總厚34．3 m，開采”三低六高”的優質無煙煤一一一太西煤。礦井現生產能力120萬t/a，為高突礦井。礦井煤層瓦斯含量為9．46～13．23m3/t，瓦斯壓力高達0.9 Mpa，主采煤層二2層煤的透氣性係數為6．7m2/mpa2．d。高瓦斯采煤工作麵瓦斯湧出量最高達36．5m3/min，掘進麵最高達7m3/min，放炮後達15 m3/min。礦井瓦斯災害相當嚴重，瓦斯突出等惡性02manbetx.com 嚴重威脅著礦井的安全生產。近年來，礦上堅持’’先抽後采，監測監控，以風定產"的十二字方針,堅持”瓦斯超限就是02manbetx.com ”，”不安全不生產”的原則，不斷進行通風係統改造，同時加強瓦斯治理方法的探討和實踐，逐步形成了以瓦斯抽放為主的瓦斯綜合治理格局，穩定了礦區安全生產形勢。
2采兩瓦斯治理方法探討
2．1采空區瓦斯賦存及運移規律
采空區瓦斯來源主要是上下鄰近層及遺留煤炭析出的瓦斯，其湧出量通常占回風瓦斯量的40％以上。采空區瓦斯分布與漏風狀態關係密切。根據采空區流場分審規律，采空區漏風從工作麵上部流出。經過對已采采西。采空區實測瓦斯分布情瑟，得出采空區上部積存的瓦斯濃度較高，並且在向工作麵上部運移的過程，瓦斯氣體隨著漏風風速的減小，而運移邊上浮，當上隅角處理不當造成渦流區或無風區時，就會造成瓦斯積聚，回風流瓦斯超限，嚴重威脅礦井安全生產。
在負壓U型通風條件下，采空區漏風流場範圍內的積存瓦斯均要通過煤岩體的孔隙湧向工作麵。湧入量的大小取決於漏風壓力和煤岩體滲透率即煤岩體的間隙及連通情況，因而治理采空區瓦斯的主要手段是，切斷湧入瓦斯源和改變漏風狀況，減小瓦斯向采麵的湧人量。
2．2專用排放巷，埋管抽放，均壓尾巷技術
2．2．1專用排放巷技術就是將采麵通風係統由U型轉變為一進兩回的Y型，使采空區漏風方向發生變化。汝礦綜放麵在煤層頂板沿走向內錯風巷布置一條專用排放巷；炮采麵在回風巷上方留設5m的隔離煤柱，沿走向平行風巷布置一條專用排放巷，每24m設一聯絡巷與風巷連通，使采空區上部形成負壓邊界，采空區上部積存的瓦斯受這種負壓影響從排放巷中排出，減少了采空區瓦斯向回采空間的湧出。①汝礦3227綜放麵專用排放巷開采初期排出瓦斯量達2～4m3/min，瓦斯濃度達1．6～2．4％，有效降低了采空區向回采空間的瓦斯湧出量，使上隅角≯回及流瓦斯濃度始終在0.7％以下，效果相當顯著。②334炮采麵未設專用排放巷之前，上隅角及回風流瓦斯時常超限，上隅角瓦斯濃度高達6％左右，回風流瓦斯濃度高達1．2～1．5％，采麵無法生產，設了專用排放巷後，大量的瓦斯從專用排放巷排出，濃度高達2．5％，排出量高達6～7m3／min，上隅角及回風流瓦斯濃度始終在0.9％以下，采麵正常回采完畢。
使用專用排放巷主要存在兩個問題：一是如煤層有自燃發火危險時，容易引起采空區遺煤自燃；二是專用排放巷瓦斯濃度的控製，漏風距離域長，湧出瓦斯越高，因此專用巷與風巷聯絡巷間距相當重要，如間距太長，就會造成采麵上隅角及專用巷內的瓦斯濃度超限，無法控製。
2．2．2埋管抽放技術就是在上隅角從風巷沿走向巷道底板鋪設瓦斯抽放管路，隨采麵的推進，壓人采空區的管路越來越長，抽放采空區頂底板裂隙或冒落空間內積存的高濃度瓦斯。這種技術對采空區或上隅角渦流區積聚瓦斯形成引力區，使積聚的瓦斯在抽放負壓的作用下通過抽放管路抽至地麵或總排風道，減少采空區瓦斯向工作麵的湧人量，降低
上隅角及回風流的瓦斯濃度。汝礦單一煤層332采麵開采初期瓦斯總量在12m3/min，未抽之前上隅角瓦斯濃度始終在5％以上。采用埋管抽放即沿風巷底板鋪設一趟Ø108mm管路，每隔10m設立l一2m高的Ø159mm的立管，立管上打好眼，隨著回采推進逐漸埋人采空區進行抽放，抽放濃度在10%以上，抽放量在1.2m3/min左右，使上隅角瓦斯濃度穩定在l％以下，采麵正常開采完畢。這種技術主要運用於采場無外部漏風影響，抽放係統能力較大，在無法布置頂板走向鑽孔及高抽巷、尾巷等條件下采用的方法，其局限性較大。
2．2．3均壓尾巷技術主要針對有外部漏風影響，外部采空區(尤其是與小窯連通的采空區)積存的大量高濃度瓦斯在負壓狀態下湧人工作麵及回風流造成瓦斯超限而采取的瓦斯治理技術，它是將采麵U型通風係統轉變成一進兩回的Y型正壓通風係統，在采麵進風巷設均壓加壓局扇，使采空區漏風方向發生變化，減少采空區瓦斯向回采空間的湧出。汝礦32210G6采麵開采期間，由於內蒙古拉本小窯采空區漏風影響，大量瓦斯湧人該采麵上隅角及回風流，造成瓦斯嚴重超限，采麵無法生產。為此采麵采用均壓尾巷技術，在進風巷設加壓局扇，進風量達280m3/min，利用原風巷作尾巷，新掘一條回風巷，尾巷回風60 m3/min，回風巷回風100m3/min向采空區壓人風量120 m3/min左右，通過小窯采空區排出，使采麵上隅角及回風流的瓦斯濃度始終穩定在0.7％以下，采麵得以正常開采。
這種技術必須是外部漏風比較穩定，在無法堵漏，本煤層瓦斯含量低的情況下迫不得已方可使用．它主要存在兩個問題：一是受外部條件製約因素相當大，安全度低；二是大量高濃度瓦斯壓人采空區，采空區發生災害不易發現，存在一定的安全隱患。
3綜放麵強化抽放方法
3．1本煤層瓦斯湧出03manbetx
本煤層瓦斯隨著落煤而大量湧人回采空聞，直接製約了綜放麵的產量，落煤量越大，本煤層瓦斯湧出越大。對於高瓦斯含量煤層來說，存在著瓦斯極限產量問題，即當落煤量達到一定值時，即使采空區瓦斯不湧出，落煤和落煤中湧出的瓦斯也會引起回風流瓦斯超限。
汝礦本煤層綜放麵主采二2煤層，均厚約10m，瓦斯含量達13.23m3/t，在綜放開采期間預計瓦斯湧出總量達36．5 m3/min，其中開采層本煤層瓦斯湧出量達20．3 m3/min，鄰近層達6，2 m3/min，依靠通風能力所能解決的最大瓦顛量也隻有28 m3/min，煤層透氣性係數為6．7m3/mpa2．d，煤的吸附瓦斯量占80％以上，如不進行強化抽放，在現有通風條件下，采麵即使進行開采，也無法達到綜放應有的回：采量，即存在瓦斯極限產量問題。
3．2強化抽放技術
3．2．1順層鑽孔抽放技術
順層鑽孔抽放技術主要是在本煤層中布置鑽孔，以抽放本煤層瓦斯，降低本煤層瓦斯含量。汝礦3227綜放麵順層鑽孔抽放技術鑽孔布孔方式為平行孔，每孔間距3m，孔深40一70m，孔徑75mm。為了提高鑽孔成孔率及鑽孔瓦斯湧出量，汝礦在全區煤炭係統中率先采用了風力排渣鑽孔施工技術，即采用壓風方式，風壓在O．4mpa以上進行鑽孔施工，一改過去的水力排渣，使鑽孔成孔率達90％以上，鑽孔瓦
斯湧出量增加2—3倍，當同時連孔抽放後，抽放量高達10 m3/min以上，有效地降低了本煤層的瓦斯含量及煤壁瓦斯湧出量，本煤層瓦斯含量由13．23m3/t降至10m3/t以下，保證了綜放麵的正常開采。對各礦及不同煤層來說，順層鑽孔抽放技術各有不同，主要是在布孔方式、鑽進工藝、抽放方法等方麵，應因地製宜，根據本煤層瓦斯湧出情況而定。
3．2．2、穿層鑽孔抽放技術
穿層鑽孔抽放技術就是在低板集中運輸巷內施工鑽場，在鑽場內布置鑽孔，向下個開采煤層施工穿層鑽孔，每個鑽孔都穿透整個開采煤層。汝礦3227綜放麵穿層鑽孔鑽場間距15m，每個鑽場布置9-12個孔，孔徑75mml，孔深80～120m，采用水力排渣，抽放量在3～5 m3/min，預抽時間達1年以上，有效地降低了開采煤層及鄰近層的瓦斯湧出。同時實踐證明，穿層鑽孔抽放技術在預抽煤層瓦斯，防治煤與瓦斯突出方麵效果也相當顯著。
3．2．3強化抽放技術一般隻用在抽放時間短，需抽瓦斯量很大情況下，通過多鑽孔，嚴封閉，綜合抽等手段，通過調整抽放係統提高需要抽放區域的流量及負壓來達到增大抽放量，縮短抽放時間，先抽後采的目的。汝礦3227綜放工作麵通過強化抽放，抽放時間縮短近1年時間。
4掘進工作麵瓦斯治理方法
4．1掘進麵瓦斯問題及進尺情況
汝礦高瓦斯突出煤層掘進過程中經常發生圓風流瓦斯瓦斯超限現象，煤巷掘進尤其是上五采區發生突出2次，安全進尺極為困難。由於掘進瓦斯湧出量很大，局部通風難以解決瓦斯問題，掘進進尺上不去，嚴重影響了采掘接替。
4．2邊掘進邊抽放技術
汝礦在前兩年抽放能力富餘的情況下，針對32214機巷掘進回風流瓦斯超限問題，曾采用了過掘邊抽技術，具體是在掘進巷道兩側每隔1 5m交叉布置鑽場，每個鑽場布置6個孔，沿掘進方向兩個孔，孑L深60m，孔徑75ram，鑽孔離巷幫間距2．5m，鑽孔始終超前工作麵20rn以上，沿掘進斜交方向布置4個孔，孔深60一80m，孔徑75mm，鑽孔施工完即連孔抽放，鑽孔采用水泥砂漿封孔，抽放量0.2-0.4m3/min，解決了32214機巷掘進施工期間的瓦斯問題，邊掘邊抽由於受抽放係統負壓及流量的製約，受掘進施工條件的製約，在汝礦未能推廣使用。是一個比較突出的問題。
4．3大功率局扇，大直徑風筒局部通風技術
針對掘進回風流瓦斯湧出量大，瓦斯超限，無法進行邊掘邊抽的情況下，汝礦及時采用了大功率局扇，大直徑風筒，加強局部通風瓦斯治理技術，礦先後購進2×15kw，2×30kw大功率對旋局扇，Ø800mm的強力風筒及可伸縮骨架風筒用於治理掘進回風流瓦斯問題，使掘進工作麵回風風量增加至400～600m3/min，成功解決了綜掘工作麵回風流瓦斯超限問題。
5其它瓦斯治理技術
5．1定期排放采空區瓦斯技術
定期排放采空區瓦斯技術就是每隔一定時間對采場範圍內采空區積聚的瓦斯進行排放，以降低回采過程中的瓦斯湧出。在采煤工作麵設阻，使風流流向采空區，回風流斷電撤人，並設好警戒，嚴格按排放措施和用空班時間，每2—3天排放一次老空的瓦斯，有效降低采空區瓦斯濃度，直至回風流降至1％以下，恢複采麵正常通風狀態，進行生產，汝礦132采麵通過采用此方法，得以安全開采完畢。
這種技術受一定條件的製約，在采空區瓦斯湧出量不是很大的情況下方可使用。
5．2使用抽排風機治理瓦斯
使用抽排風機治理瓦斯是在一定條件下，通過與采場範圍連通采空區的巷道予以密閉並設置調節風窗，壓人可伸縮性風筒，利用抽排風機排掉采空區上部積存的瓦斯，以降低采空區上部流向上隅角或回風流的瓦斯量，達到解決上隅角或回風流瓦斯超限的目的。抽排風機排風口直接進人總回風道，排出的瓦斯濃度嚴格控製在2．5％以下。汝礦1226A(2)
采麵在開采期間通過使用抽排風機排出瓦斯量達2～3 m3/min，有效降低了上隅角及回風流瓦斯濃度，直至安全開采完畢。
6結論
以瓦斯抽放為主的綜合治理是汝礦治理瓦斯的根本方法，采煤工作麵優先使用強化抽放技術，治根治本，並輔以專用排放巷道排放瓦斯等綜合治理是行之有效的，在現有條件下必須盡可能使用順層及穿層鑽孔預抽、邊采邊抽、邊掘邊抽技術，不斷采用新技術新工藝新方法，進一步提高瓦斯治理技術含量，力爭以最小的投入獲取最大的效益，實現礦區瓦斯治理”技術、經濟、安全”一體化。

作者簡介：周廷揚(1967一)，J989年畢業於中國礦業大
學采礦係，現任汝箕溝煤礦通風副總工程師，發表論文多篇。