汝箕沟煤矿瓦斯治理技术与实践.doc

汝箕沟煤矿瓦斯治理技术与实践周廷扬 张世鹏(宁夏煤业集团汝箕沟煤矿，宁夏平罗753404)摘要：通过现场考察和理论分析，阐述了汝箕沟煤矿瓦斯综合治理的基本方法，论述了专用排放巷、强化抽放等瓦斯治理技术的现场使用条件及技术参数，分析了局部及其它瓦斯治理技术在汝箕沟煤矿的应用效果和存在问题。关键词：瓦斯治理专用排放巷强化抽放1前言 汝箕沟煤矿位于贺兰山北段，井田南北走向长3.9km,东西倾斜宽231km，面积9009km2。可采煤层为侏罗纪含煤地层，共含煤九层，可采七层，可采煤层总厚343 m，开采”三低六高”的优质无烟煤一一一太西煤。矿井现生产能力120万t/a，为高突矿井。矿井煤层瓦斯含量为9461323m3/t，瓦斯压力高达0.9Mpa，主采煤层二2层煤的透气性系数为67m2/mpa2d。高瓦斯采煤工作面瓦斯涌出量最高达365m3/min，掘进面最高达7m3/min，放炮后达15 m3/min。矿井瓦斯灾害相当严重，瓦斯突出等恶性事故严重威胁着矿井的安全生产。近年来，矿上坚持先抽后采，监测监控，以风定产的十二字方针,坚持”瓦斯超限就是事故”，”不安全不生产”的原则，不断进行通风系统改造，同时加强瓦斯治理方法的探讨和实践，逐步形成了以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理格局，稳定了矿区安全生产形势。2采两瓦斯治理方法探讨 21采空区瓦斯赋存及运移规律采空区瓦斯来源主要是上下邻近层及遗留煤炭析出的瓦斯，其涌出量通常占回风瓦斯量的40以上。采空区瓦斯分布与漏风状态关系密切。根据采空区流场分审规律，采空区漏风从工作面上部流出。经过对已采采西。采空区实测瓦斯分布情瑟，得出采空区上部积存的瓦斯浓度较高，并且在向工作面上部运移的过程，瓦斯气体随着漏风风速的减小，而运移边上浮，当上隅角处理不当造成涡流区或无风区时，就会造成瓦斯积聚，回风流瓦斯超限，严重威胁矿井安全生产。在负压U型通风条件下，采空区漏风流场范围内的积存瓦斯均要通过煤岩体的孔隙涌向工作面。涌入量的大小取决于漏风压力和煤岩体渗透率即煤岩体的间隙及连通情况，因而治理采空区瓦斯的主要手段是，切断涌入瓦斯源和改变漏风状况，减小瓦斯向采面的涌人量。 22专用排放巷，埋管抽放，均压尾巷技术 221专用排放巷技术就是将采面通风系统由U型转变为一进两回的Y型，使采空区漏风方向发生变化。汝矿综放面在煤层顶板沿走向内错风巷布置一条专用排放巷；炮采面在回风巷上方留设5m的隔离煤柱，沿走向平行风巷布置一条专用排放巷，每24m设一联络巷与风巷连通，使采空区上部形成负压边界，采空区上部积存的瓦斯受这种负压影响从排放巷中排出，减少了采空区瓦斯向回采空间的涌出。汝矿3227综放面专用排放巷开采初期排出瓦斯量达24m3/min，瓦斯浓度达1624，有效降低了采空区向回采空间的瓦斯涌出量，使上隅角回及流瓦斯浓度始终在0.7以下，效果相当显著。334炮采面未设专用排放巷之前，上隅角及回风流瓦斯时常超限，上隅角瓦斯浓度高达6左右，回风流瓦斯浓度高达1215，采面无法生产，设了专用排放巷后，大量的瓦斯从专用排放巷排出，浓度高达25，排出量高达67m3min，上隅角及回风流瓦斯浓度始终在0.9以下，采面正常回采完毕。 使用专用排放巷主要存在两个问题：一是如煤层有自燃发火危险时，容易引起采空区遗煤自燃；二是专用排放巷瓦斯浓度的控制，漏风距离域长，涌出瓦斯越高，因此专用巷与风巷联络巷间距相当重要，如间距太长，就会造成采面上隅角及专用巷内的瓦斯浓度超限，无法控制。 222埋管抽放技术就是在上隅角从风巷沿走向巷道底板铺设瓦斯抽放管路，随采面的推进，压人采空区的管路越来越长，抽放采空区顶底板裂隙或冒落空间内积存的高浓度瓦斯。这种技术对采空区或上隅角涡流区积聚瓦斯形成引力区，使积聚的瓦斯在抽放负压的作用下通过抽放管路抽至地面或总排风道，减少采空区瓦斯向工作面的涌人量，降低上隅角及回风流的瓦斯浓度。汝矿单一煤层332采面开采初期瓦斯总量在12m3/min，未抽之前上隅角瓦斯浓度始终在5以上。采用埋管抽放即沿风巷底板铺设一趟108mm管路，每隔10m设立l一2m高的159mm的立管，立管上打好眼，随着回采推进逐渐埋人采空区进行抽放，抽放浓度在10%以上，抽放量在1.2m3/min左右，使上隅角瓦斯浓度稳定在l以下，采面正常开采完毕。这种技术主要运用于采场无外部漏风影响，抽放系统能力较大，在无法布置顶板走向钻孔及高抽巷、尾巷等条件下采用的方法，其局限性较大。 223均压尾巷技术主要针对有外部漏风影响，外部采空区(尤其是与小窑连通的采空区)积存的大量高浓度瓦斯在负压状态下涌人工作面及回风流造成瓦斯超限而采取的瓦斯治理技术，它是将采面U型通风系统转变成一进两回的Y型正压通风系统，在采面进风巷设均压加压局扇，使采空区漏风方向发生变化，减少采空区瓦斯向回采空间的涌出。汝矿32210G6采面开采期间，由于内蒙古拉本小窑采空区漏风影响，大量瓦斯涌人该采面上隅角及回风流，造成瓦斯严重超限，采面无法生产。为此采面采用均压尾巷技术，在进风巷设加压局扇，进风量达280m3/min，利用原风巷作尾巷，新掘一条回风巷，尾巷回风60 m3/min，回风巷回风100m3/min向采空区压人风量120 m3/min左右，通过小窑采空区排出，使采面上隅角及回风流的瓦斯浓度始终稳定在0.7以下，采面得以正常开采。这种技术必须是外部漏风比较稳定，在无法堵漏，本煤层瓦斯含量低的情况下迫不得已方可使用它主要存在两个问题：一是受外部条件制约因素相当大，安全度低；二是大量高浓度瓦斯压人采空区，采空区发生灾害不易发现，存在一定的安全隐患。3综放面强化抽放方法 31本煤层瓦斯涌出分析 本煤层瓦斯随着落煤而大量涌人回采空闻，直接制约了综放面的产量，落煤量越大，本煤层瓦斯涌出越大。对于高瓦斯含量煤层来说，存在着瓦斯极限产量问题，即当落煤量达到一定值时，即使采空区瓦斯不涌出，落煤和落煤中涌出的瓦斯也会引起回风流瓦斯超限。 汝矿本煤层综放面主采二2煤层，均厚约10m，瓦斯含量达13.23m3/t，在综放开采期间预计瓦斯涌出总量达365 m3/min，其中开采层本煤层瓦斯涌出量达203 m3/min，邻近层达6，2 m3/min，依靠通风能力所能解决的最大瓦颠量也只有28 m3/min，煤层透气性系数为67m3/mpa2d，煤的吸附瓦斯量占80以上，如不进行强化抽放，在现有通风条件下，采面即使进行开采，也无法达到综放应有的回：采量，即存在瓦斯极限产量问题。 32强化抽放技术 321顺层钻孔抽放技术 顺层钻孔抽放技术主要是在本煤层中布置钻孔，以抽放本煤层瓦斯，降低本煤层瓦斯含量。汝矿3227综放面顺层钻孔抽放技术钻孔布孔方式为平行孔，每孔间距3m，孔深40一70m，孔径75mm。为了提高钻孔成孔率及钻孔瓦斯涌出量，汝矿在全区煤炭系统中率先采用了风力排渣钻孔施工技术，即采用压风方式，风压在O4mpa以上进行钻孔施工，一改过去的水力排渣，使钻孔成孔率达90以上，钻孔瓦斯涌出量增加23倍，当同时连孔抽放后，抽放量高达10 m3/min以上，有效地降低了本煤层的瓦斯含量及煤壁瓦斯涌出量，本煤层瓦斯含量由1323m3/t降至10m3/t以下，保证了综放面的正常开采。对各矿及不同煤层来说，顺层钻孔抽放技术各有不同，主要是在布孔方式、钻进工艺、抽放方法等方面，应因地制宜，根据本煤层瓦斯涌出情况而定。 322、穿层钻孔抽放技术 穿层钻孔抽放技术就是在低板集中运输巷内施工钻场，在钻场内布置钻孔，向下个开采煤层施工穿层钻孔，每个钻孔都穿透整个开采煤层。汝矿3227综放面穿层钻孔钻场间距15m，每个钻场布置9-12个孔，孔径75mml，孔深80120m，采用水力排渣，抽放量在35 m3/min，预抽时间达1年以上，有效地降低了开采煤层及邻近层的瓦斯涌出。同时实践证明，穿层钻孔抽放技术在预抽煤层瓦斯，防治煤与瓦斯突出方面效果也相当显著。 323强化抽放技术一般只用在抽放时间短，需抽瓦斯量很大情况下，通过多钻孔，严封闭，综合抽等手段，通过调整抽放系统提高需要抽放区域的流量及负压来达到增大抽放量，缩短抽放时间，先抽后采的目的。汝矿3227综放工作面通过强化抽放，抽放时间缩短近1年时间。4掘进工作面瓦斯治理方法 41掘进面瓦斯问题及进尺情况 汝矿高瓦斯突出煤层掘进过程中经常发生圆风流瓦斯瓦斯超限现象，煤巷掘进尤其是上五采区发生突出2次，安全进尺极为困难。由于掘进瓦斯涌出量很大，局部通风难以解决瓦斯问题，掘进进尺上不去，严重影响了采掘接替。 42边掘进边抽放技术 汝矿在前两年抽放能力富余的情况下，针对32214机巷掘进回风流瓦斯超限问题，曾采用了过掘边抽技术，具体是在掘进巷道两侧每隔1 5m交叉布置钻场，每个钻场布置6个孔，沿掘进方向两个孔，孑L深60m，孔径75ram，钻孔离巷帮间距25m，钻孔始终超前工作面20rn以上，沿掘进斜交方向布置4个孔，孔深60一80m，孔径75mm，钻孔施工完即连孔抽放，钻孔采用水泥砂浆封孔，抽放量0.2-0.4m3/min，解决了32214机巷掘进施工期间的瓦斯问题，边掘边抽由于受抽放系统负压及流量的制约，受掘进施工条件的制约，在汝矿未能推广使用。是一个比较突出的问题。 43大功率局扇，大直径风筒局部通风技术 针对掘进回风流瓦斯涌出量大，瓦斯超限，无法进行边掘边抽的情况下，汝矿及时采用了大功率局扇，大直径风筒，加强局部通风瓦斯治理技术，矿先后购进215kw，230kw大功率对旋局扇，800mm的强力风筒及可伸缩骨架风筒用于治理掘进回风流瓦斯问题，使掘进工作面回风风量增加至400600m3/min，成功解决了综掘工作面回风流瓦斯超限问题。5其它瓦斯治理技术 51定期排放采空区瓦斯技术 定期排放采空区瓦斯技术就是每隔一定时间对采场范围内采空区积聚的瓦斯进行排放，以降低回采过程中的瓦斯涌出。在采煤工作面设阻，使风流流向采空区，回风流断电撤人，并设好警戒，严格按排放措施和用空班时间，每23天排放一次老空的瓦斯，有效降低采空区瓦斯浓度，直至回风流降至1以下，恢复采面正常通风状态，进行生产，汝矿132采面通过采用此方法，得以安全开采完毕。 这种技术受一定条件的制约，在采空区瓦斯涌出量不是很大的情况下方可使用。 52使用抽排风机治理瓦斯 使用抽排风机治理瓦斯是在一定条件下，通过与采场范围连通采空区的巷道予以密闭并设置调节风窗，压人可伸缩性风筒，利用抽排风机排掉采空区上部积存的瓦斯，以降低采空区上部流向上隅角或回风流的瓦斯量，达到解决上隅角或回风流瓦斯超限的目的。抽排风机排风口直接进人总回风道，排出的瓦斯浓度严格控制在25以下。汝矿1226A(2)采面在开采期间通过使用抽排风机排出瓦斯量达23 m3/min，有效降低了上隅角及回风流瓦斯浓度，直至安全开采完