回采工作面瓦斯的综合治理.doc

专 题 论 文高瓦斯回采工作面瓦斯的综合治理专业：矿井通风与安全单位：神华乌海煤焦化利民煤矿职称：助理工程师姓名：石亮时间：2006年8月12日高瓦斯回采工作面瓦斯的综合治理在高瓦斯回采工作面开采过程中为了有效防治瓦斯防止瓦斯事故的发生，需要根据开采过程中的实际情况合理分配风量、选择有效的瓦斯抽放方法等多种瓦斯治理技术，同时需要对开采过程中的各工序进行有效管理。根据我在辽宁省铁煤集团公司小青矿多年来瓦斯治理中的实践经验证明，合理选择瓦斯防治技术，加强回采过程中各工序的管理，采取综合治理的瓦斯防治措施，对于防治高瓦斯回采工作面瓦斯确保安全生产是行之有效的。下面就小青矿回采工作面瓦斯综合治理的瓦斯防治措施进行论述。1矿井概况一、 生产概况小青矿现在开采水平为第一水平，开采煤层为42、71层，目前全矿共有5个采面，其中有：两回采面、两备采面、一个残采面。备采面为W1W705，W1S701。正在回采面为W1W708，N1E402，N1W409为残采面。回采面月进度为90m，年生产能力在60万吨以上，全矿有4个掘进面。二、 矿井煤层、煤质、煤的自燃及矿井瓦斯井田内构造以断裂为主共有45条，均属正断层，走向大体分北东，北西两组。井田可采煤层为42、71、151、172，现在回采42、71两个煤层。煤层煤质为长焰煤，煤层自燃期为36个月。发火等级为级。煤层瓦斯含量较高，以沼气为主约占85.2197.97，一般为92，属沼气带，矿里进行的瓦斯鉴定确定，该矿为高沼气矿井。矿井沼气绝对涌出量为32.89m3/min，相对涌出量为12.83m3/t,CO2绝对涌出量为10.33m3/min，相对涌出量为4.03m3/t。由于开采强度的增加，回采工作面回采速度的加快，瓦斯管理问题成为矿井生产中安全管理工作的重点目标。三、 矿井通风概况矿井的通风方式为对角式，风流从主、副立井进入井下，分别从东南两风井排出，南风井承担井底车场、南翼采区、西翼采区的排风，东风井承担北翼采区的排风。矿井总入风量为8457m3/min。其中西翼采区为3221m3/min，井底车场为501m3/min，南翼入风为1013m3/min，北翼采区为3722m3/min。矿井通风方法为抽出式，南风井设置GAF12-1-21.6-1轴流式风机，东风井设置ZK60型No28风机。2回采工作面的瓦斯防治 在工作面回采过程中随着瓦斯涌出量的增大，矿里相应采取了一系列防治措施，以减少工作面瓦斯的涌出量，降低工作面瓦斯浓度。一、 合理配置风量矿井为高瓦斯矿井，回采工作面都为高瓦斯工作面，工作面风量的分配主要决定于工作面瓦斯的涌出量。在确保工作面回风瓦斯浓度不超过1的情况下进行配风。配风时以最近时期采场经瓦斯抽放后涌入工作面的瓦斯量作为参考基数进行配风，风量计算公式为：Q=KqCH4/(c2-c1)其中：K-瓦斯涌出不均衡系数，1.62.1。 qCH4-涌入工作面的瓦斯绝对涌出量 c2工作面回风流瓦斯要求浓度最大值1 c1入风流瓦斯浓度，% 对于W1W708工作面：qCH4=4.4m3/min（不包含抽放瓦斯量） ， k=1.8，c1=0，则工作面需要分配风量为：Q=1.8*4.4*100=792m3/min。 对于N1E402工作面：qCH43.8m3/mink=1.7，C1=1%则Q=1.7*3.8*100=646m3/min。二、 瓦斯抽放 由于各回采工作面瓦斯涌出都较大，一部分工作面瓦斯涌出量超过5m3/min，单靠增加回采工作面风量冲淡工作面瓦斯已不能完全达到较好的瓦斯防治效果，为了有效防治瓦斯防止回采工作面瓦斯超限，对这类回采工作面进行了瓦斯抽放，经过实践证明合理选择瓦斯抽放方法是非常有效的。（一）、临近煤层布置专用瓦斯道抽放瓦斯 W1W703、W1W704、W1W708、W1S701、W1W705工作面先后采用或即将采用临近煤层专用瓦斯道抽放方法。下面以W1W708面为例进行论述。1、W1W708采面概况 该面位于W1采区西测，北侧以F6断层作界，东侧为707面（未准备），西侧为709面（未准备），南侧以工作面边切眼为界。该面走向全长780m，倾向长度为143m，所采煤层为71层。煤层节理较为发育，煤层厚度为2.783.35m，平均为2.41m。煤层顶板：伪顶为黑色泥岩，直接顶为粉沙岩，老顶为含砾砂岩粗砂岩。工作面柱状图见图一。工作面采煤方法为长臂式，采用机械落煤，顶板采用自然垮落法管理，作业方式为两个半班采煤半班准备。工作面日进度为3m。工作面绝对沼气涌出量为11.6m3/min。瓦斯来源：（1）本煤层开采中放出的瓦斯；（2）42层煤通过开采裂隙向正在回采的工作面放出的瓦斯；（3）围岩中释放出的少量瓦斯。2、瓦斯抽放的合理性选择图一在开采71层煤过程中，工作面后方顶板冒落，形成冒落带、裂隙带、弯曲下沉带，裂隙带及冒落带总高在采高的10倍，对于7-1层煤回采工作面裂隙带及冒落带总高约为24m。42层煤与71层煤间距为18m左右，42层处于71层煤回采工作面开采裂隙带中，42层的大量瓦斯通过开采裂隙涌向71层煤回采工作面采空区并进入回采工作面，为了减少回采工作面瓦斯涌出量确保安全生产采取瓦斯抽放是很必要的。采取瓦斯抽放可供选择的几种方案：（1）、由工作面回风顺槽布置钻场向采空区上方裂隙带打抽放钻孔进行钻孔抽放；（2）、在回采工作面上方顶板中布置钻场平行煤层向回采工作面采空区冒落带打抽放钻孔进行钻孔抽放；（3）、在71层煤本煤层中靠近回采工作面回风道的外侧掘瓦斯道进行瓦斯抽放；（4）、回采工作面上部顶板岩层中回采裂隙带高度范围内掘进瓦斯抽放巷道；（5）、在41层煤层中掘进瓦斯道进行封闭抽放。瓦斯抽放方法的合理选择对于（1）、（2）方案由于回采工作面瓦斯涌出量较大采用钻孔抽放抽放量较小浓度低不能达到有效防治瓦斯的效果。方案（3）要求于回采工作面本煤层中掘进巷道需要留护巷煤柱，煤柱损失较大，同时瓦斯道与回采工作面回风道联络巷较多，掘进和封闭工程较大，并且在抽放过程中漏风较大，抽放瓦斯浓度较低，抽放的瓦斯纯量较小，抽放效果较差。方案（4）虽然抽放效果较好，抽放瓦斯浓度较高，抽放纯量较大，但岩巷掘进工程量较大，掘进费用较高，成巷速度较慢，从经济上考虑不是最佳方案。对于（5）方案由于42层煤位于裂隙带中，大量裂隙的形成便于瓦斯的运行和42层煤中瓦斯的释放，同时大量裂隙与工作面后方采空区相联通，也为抽放采空区中的瓦斯提供了通道，（5）方案瓦斯抽放时漏风小、抽放瓦斯浓度高，抽放瓦斯纯量较大，同时因为煤巷掘进有掘进工程量小、掘进费用低、成巷速度快等优点，因此选用这种瓦斯抽放方法是较为合理的，实践证明是行之有效的。3、瓦斯道的布置 瓦斯道布置于工作面上方42层煤层中，沿底板掘进，全长645m，有效长度为620m。巷道断面为5.15m2，巷道支护在掘进中采用工字钢梯形支护，之后换为水泥支架。瓦斯道布置见图。4、实践总结在开采初期由于708工作面瓦斯道没有按要求掘进到位而未能投入使用，为了使其发挥一定的作用于瓦斯道迎头向前打钻孔进行抽放，由于钻孔自身孔径的局限性，因此抽出的瓦斯量较小，造成回采工作面瓦斯偏高。随着回采工作面的向前推进，瓦斯道进入开采裂隙带，并通过开采裂隙与回采工作面采空区勾通，瓦斯抽放量显著增加，工作面瓦斯涌出明显下降。经过五个月的实际观察该抽放方法对于708工作面瓦斯防治是行之有效的，抽放瓦斯浓度达90%以上，抽放瓦斯纯量达6.3m3/min左右，使708工作面瓦斯浓度一直保持在1以下，进一步证明该抽放方法的合理性。根据708工作面瓦斯抽放的实际观测对采用临近煤层布置专用瓦斯道抽放瓦斯作出以下总结：临近煤层布置专用瓦斯道抽放瓦斯的优点： 抽放瓦斯浓度高、纯量较大，抽放效果较好； 同时因为煤巷掘进有掘进工程量小、掘进费用低、成巷速度快等优点。临近煤层布置专用瓦斯道抽放瓦斯的缺点： 因需要掘进专用巷道，因此增加了巷道掘进费用；当临近煤层位置超过回采工作面裂隙带高度范围时，该抽放方法效果不太明显。在采用瓦斯道抽放瓦斯时需注意一下几个问题：（1）瓦斯道封闭时密闭质量必须保证，否则会造成漏风增大降低抽放瓦斯浓度影响抽放效果。另外密闭不严常常造成瓦斯通过密闭向外涌出造成密闭前瓦斯积聚；（2）为了保证不因巷道冒顶而砸坏抽放管路或堵管，密闭前后支护必须良好，同时要对密闭内部抽放管设置保护木垛；（3）在瓦斯道低凹处常因积水造成瓦斯道被封堵，使瓦斯抽放量明显下降导致工作面瓦斯涌出量增加。因此在瓦斯道掘进过程中必须对瓦斯道底板等高线变化、煤岩层涌水情况及具体位置做好详细记录，必要时要向瓦斯道积水部位打钻进行泄水处理；（4）为了增强抽放效果必要时需要在瓦斯道内向开采工作面煤层或其上部增打钻孔。（二）、回风道设置钻场通过钻孔抽放工作面采空区瓦斯N1E406采取了这种抽放方法1、N1E406概况 N1E406采场（现已封闭）位于N2采区，东侧为N1E407采面（未准备），西侧为N1E405工作面（未准备）。N1E406工作面走向长1100m，倾斜长157m，煤层厚度为2.682.04m,平均厚度为2.36m，煤层倾角35度。煤层节理发育，孔隙度较小。工作面柱状图见图。工作面瓦斯来源主要为本煤层开采中放出的瓦斯，同时围岩中放出的少量瓦斯也涌向工作面，瓦斯涌出量达5.6m3/min。工作面为长臂式工作面，采用机械落煤，工作面用液压支架支护，顶板管理采用自然垮落法。工作面循环进度为0.6m，月进度达90m。由于回采进度较快，工作面生产能力较大，瓦斯绝对涌出量较大，为解决工作面回风瓦斯超限问题在合理配风的同时采用了钻孔抽放。2、抽放设计钻孔布置于406回风道。随着工作面的推进及工作面后方顶板的冒落，形成三带，在裂隙带形成大量裂隙与采空区贯通。为了降低采空区瓦斯向工作面的涌出量，于回风道布置钻场向工作面顶板上方打钻孔，当工作面向前推进时钻孔于工作面采空区上方裂隙相贯通，瓦斯在抽放负压作用下流入钻孔。大量裂隙的形成大大减少了抽放时的阻力。钻场、钻孔的布置见图。实践证明这种抽放方法在瓦斯涌出量不大的工作面是行之有效的。设计参数为：（1）孔长：l1=58.7m,l2=62.1m（2）孔于工作面运回顺夹角：114.4；220.6（3）钻孔于水平面夹角119.3；218.6。 三、回采工作面后三角瓦斯积聚的防治在回采工作面大量风流从工作面进入回风顺槽，少量风流从前三角及支架间隙进入采空区，从采空区携带瓦斯经后三角进入工作面回风道，常常造成后三角瓦斯积聚，为了防治回采工作面后三角瓦斯积聚采取一系列措施进行防治：1、在工作面回风口设风幛：通过设风幛导引工作面回风口风流流向后三角冲淡后三角瓦斯。风幛布置见图：2、采用风动风机抽后三角高瓦斯区：风动风机以高压风流为动力源，避免了电源火花的产生；同时风动风机叶片由不产生静电的化学材料制成，在运转中不产生摩擦火花和碰撞火花，从而避免了引爆瓦斯火源的产生。采用风动风机抽取后三角高浓度瓦斯后排入回风道的安全地点。3、设置局扇通风吹后三角瓦斯设置局扇，风筒通过回风顺槽伸向后三角压入新风冲淡后三角瓦斯。采用该方法必须注意局扇设于新风可达的地方，避免风机设于乏风中。四、其他瓦斯防治措施回采工作面在瓦斯防治中除采取上列措施的同时在日常管理上还采取了以下措施： 1、加强对采面后三角、回风流瓦斯监测设备的检查较核，确保瓦斯传感器准确灵敏度。 2、派有经验的瓦检员当班，实行领导干部现场跟班制。 3、 防止顶板冒落，加强