高抽巷治理豐城礦務(wù)局回采工作面瓦斯的運(yùn)用實(shí)踐

摘要：介紹煤層頂板高抽巷在豐城礦務(wù)局各礦井治理回采工作面瓦斯的實(shí)踐效果及引發(fā)的問題思考。

關(guān)鍵詞：回采工作面；高抽巷；瓦斯治理

一、礦區(qū)概況

豐城礦務(wù)局是有48年開采歷史的國有大型煤炭企業(yè)?，F(xiàn)有坪湖、建新、尚一、曲江四對(duì)生產(chǎn)礦井，2005年核定生產(chǎn)能力268萬噸（其中：坪湖礦57萬噸，建新礦85萬噸，尚一礦36萬噸，曲江礦90萬噸），均為嚴(yán)重的煤與瓦斯突出礦井。礦井主要開采樂平煤系上二迭統(tǒng)龍?zhí)督M老山段B₄單一緩傾斜煤層，煤層穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層厚度1.2～4.0m，平均2.4m，煤層傾角10º～15º，含一層夾矸，夾矸厚度0.1～0.6m，煤層頂?shù)装鍨樯百|(zhì)頁巖和砂質(zhì)粘土頁巖，透氣性差，透氣性系數(shù)0.052～0.076㎡/at².d，煤的硬度系數(shù)0.2～0.8，現(xiàn)開采標(biāo)高-550～-850m。

礦井瓦斯壓力和瓦斯涌出量大，測(cè)定的煤層瓦斯壓力為3.1～7.2Mpa，瓦斯含量為29.1～32m³/t左右。2004年礦井瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果：礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為25.65～57.37m³/min,礦井相對(duì)瓦斯涌出量25.4～37.81m³/t,瓦斯梯度9.6～14.85m/m³/t,隨著開采深度的增加，瓦斯壓力和瓦斯涌出量還將加大。

礦井開采煤層具有爆炸性和自燃性。煤層爆炸性指數(shù)15.6～30%，煤層自然發(fā)火期2～6個(gè)月。

二、問題的提出

礦井瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，被列為全國瓦斯重災(zāi)區(qū)之一。近幾年來發(fā)生過多次重、特大瓦斯事故，群死群傷現(xiàn)象十分慘重，是全國45戶安全重點(diǎn)監(jiān)控煤礦企業(yè)。全局幾十年來，瓦斯問題一直是困擾和制約我局安全生產(chǎn)、企業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，尤其是回采工作面回風(fēng)流瓦斯超限和落山角瓦斯積聚的問題，一直未能妥善解決。為了解決這一難題，多年來曾采取了一系列的措施和方法，比如：落山角移動(dòng)抽放、走向高冒孔抽放、本煤層深孔交叉密孔抽放、雙風(fēng)巷瓦斯抽放等。盡管這些方法收到了一定的效果，但終究未能從根本這一問題，絕大多數(shù)回采工作面回風(fēng)流瓦斯依然處于瓦斯超限和臨界狀態(tài)，落山角瓦斯積聚現(xiàn)象依然十分嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來，直接威脅著礦井的安全生產(chǎn)。

2004年我局通過到安徽淮南學(xué)習(xí)取經(jīng)，在建新礦1010工作面進(jìn)行了頂板高抽巷試驗(yàn)，取得令人十分滿意的效果，從根本上解決了回風(fēng)流瓦斯超限和落山角瓦斯積聚的問題，找到了一條解決回采工作面瓦斯問題的根本途徑。因此，我局要求從2005年開始所有回采工作面都必須實(shí)行頂板高抽巷治理瓦斯。

三、高抽巷的施工設(shè)計(jì)

具體做法是：在煤層頂板破壞裂隙帶內(nèi)施工一條水平頂板巖巷，巷道掘進(jìn)至工作面位置時(shí)，停止掘進(jìn)，在巷口砌筑兩道密閉（密閉要求嚴(yán)密不漏風(fēng)，兩道密閉之間距離大于0.5m），在密閉墻上安裝一趟管路（抽放管口位置距離密閉里墻面不得小于0.5 m，高度應(yīng)大于巷道高度的2/3，抽放管口應(yīng)有防止吸入雜物的保護(hù)網(wǎng)）并連通礦井抽放系統(tǒng)。當(dāng)煤層頂板初次垮落后，圍巖內(nèi)的瓦斯平衡受到破壞，并形成裂隙通道溝通頂板巖巷，圍巖解吸的瓦斯沿裂隙向采空區(qū)流動(dòng)，利用抽放泵產(chǎn)生的高負(fù)壓將采空區(qū)的高濃度瓦斯抽出。

高抽巷巷道位置布置示意圖：

四、實(shí)踐運(yùn)用效果情況簡(jiǎn)介

1、建新礦1012東工作面高抽巷

巷道布置參數(shù)：距煤層頂板10～11m，距風(fēng)巷水平距離25 m，斷面規(guī)格2.6×2.4 m。

抽放管路直徑：φ8″

抽放設(shè)備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進(jìn)至高抽巷位置后，抽放瓦斯?jié)舛?7%～57%，抽放混合量20～33m³/min，工作面正常生產(chǎn)時(shí)回風(fēng)流瓦斯為0.6～0.8%，工作面產(chǎn)量由原來的800t/d上升到1200t/d。

2、曲江礦102綜采面高抽巷

巷道布置參數(shù)：距煤層頂板11m，距風(fēng)巷水平距離25 m，斷面規(guī)格2.6×2.5 m。

抽放管路直徑：φ6″

抽放設(shè)備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進(jìn)至高抽巷位置后，抽放瓦斯?jié)舛?2%～96%，抽放混合量15～20m³/min，工作面正常割煤時(shí)回風(fēng)流瓦斯為0.6～0.8%，工作面產(chǎn)量由原來的2000t/d上升到3500t/d。

3、坪湖礦626面高抽巷

巷道布置參數(shù)：距煤層頂板12m，距風(fēng)巷水平距離20 m，斷面規(guī)格2.6×2.5 m。

抽放管路直徑：φ6″

抽放設(shè)備：2BEA-353型（最大抽速60 m³/min）

抽放效果：工作面推進(jìn)至高抽巷位置后，瓦斯抽放濃度35～52%，抽放混合量15～33m³/min，工作面正常生產(chǎn)時(shí)回風(fēng)流CH₄ 0.8～0.9%，工作面產(chǎn)量由原來的700t/d上升到950t/d。

五、高抽巷抽放效果影響因素分析

1、高抽巷位置的選擇直接影響高抽巷的抽放效果，而煤層頂板特性及煤層厚度又是影響高抽巷最佳位置選擇的關(guān)鍵因素。

2、抽放泵能力的大小，抽放管徑的大小是影響抽放效果好壞的最主要因素。

3、高抽巷的封閉質(zhì)量直接影響抽放效果。如果密閉質(zhì)量差，封閉不嚴(yán)，將把密閉外的新鮮空氣抽入高抽巷內(nèi)，降低了抽放濃度，減少了瓦斯抽放量。

4、回采工作面的開采方法不同也在不同程度上影響著高抽巷的抽放濃度和抽放效果。

六、高抽巷全面推廣后引發(fā)的思考

1、高抽巷的最佳抽放效果位置的確定與煤層頂板性質(zhì)、煤層厚度的關(guān)系。

2、高抽巷的抽放屬開放性的抽放，對(duì)礦井其它地點(diǎn)的抽放負(fù)壓影響較大。因此可考慮建立多套地面瓦斯抽放系統(tǒng)或建立井下移動(dòng)瓦斯抽放系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分源抽放，提高抽放負(fù)壓和抽放效果。

3、豐城礦務(wù)局的煤層具有自然發(fā)火特性，屬于自燃煤層。實(shí)行高抽巷抽放采空區(qū)瓦斯后帶來的采空區(qū)自然發(fā)火問題，建立完善的多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)（主要監(jiān)測(cè)參數(shù)有CO、溫度、負(fù)壓、流量），加強(qiáng)對(duì)日常的防火監(jiān)測(cè)是十分必要的。

4、一套穩(wěn)定的抽放系統(tǒng)對(duì)抽放效果和回采工作面的瓦斯管理也是相當(dāng)重要的。如果抽放系統(tǒng)不穩(wěn)定，不但影響抽放效果，而且會(huì)造成回采工作面瓦斯變化極不穩(wěn)定，增加了瓦斯管理過程中的不確定因素，在安全上也是一個(gè)隱患。因此，加強(qiáng)抽放期間的日常管理是抽放系統(tǒng)管理的一項(xiàng)重點(diǎn)工作。

5、推廣高抽巷后，全局瓦斯抽放量大幅度增加，在滿足地面民用生活燃?xì)獾耐瑫r(shí)，還有大量多余氣體直接排入大氣，不僅污染空氣，還會(huì)造成溫室效應(yīng)。如何更好的進(jìn)行瓦斯綜合開發(fā)和利用，使其變廢為寶，是當(dāng)務(wù)之急。目前我局正在進(jìn)行瓦斯發(fā)電的前期準(zhǔn)備工作。

總之，只要我們解決好上述幾個(gè)問題，不僅對(duì)豐城礦務(wù)局的安全生產(chǎn)帶來莫大的好處，而且換來的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益，將是不可估量的。

參考文獻(xiàn)：張鐵崗，礦井瓦斯綜合治理技術(shù)［M］.北京：煤炭工業(yè)出版社，2001。