[浅析高瓦斯掘进工作面瓦斯治理]掘进工作面瓦斯积聚的原因

浅析高瓦斯掘进工作面瓦斯治理掘进工作面瓦斯积聚的原因 【摘 要】介绍了润东煤业3#煤层在巷道掘进过程中由于瓦斯涌出量大，在采取了“抽、排”等措施后，瓦斯得到了有效控制，总结出了一套适合本矿的瓦斯治理方法，可为相似矿井提供参考。 【关键词】高瓦斯；掘进 ；边抽边掘；瓦斯治理 概述 高瓦斯矿井掘进工作面掘进过程中，因瓦斯涌出量大，不仅制约了单进水平，还给矿井安全生产带来了重大隐患。就高瓦斯煤层掘进巷道瓦斯治理而言，完善、稳定、可靠的通风系统是掘进巷道瓦斯治理的基础；而通过瓦斯抽放，将煤层内富集的大量瓦斯抽出，有效降低煤层瓦斯含量，从根本上减少巷道掘进期间煤壁瓦斯涌出量，是掘进巷道瓦斯治理的根本措施。润东煤业在施工3609工作面进风顺槽时，因工作面瓦斯涌出量大，严重影响了工作面的正常掘进。在先后采取了增大风量、边抽边掘等综合治理措施后，工作面瓦斯涌出量降低，施工进度大大提高，保证了该工作面的安全施工。 1 掘进巷道瓦斯治理方法 1.1 加大供风量 在巷道掘进过程中根据瓦斯涌出量的大小，通过增加工作面供风量稀释瓦斯，确保掘进期间瓦斯不超限。在现行规定和技术条件下，单纯依靠使用增大风量解决掘进过程中的瓦斯，仅适用于瓦斯涌出量小的掘进工作面，对于瓦斯涌出量大的掘进工作面，具有一定的局限性，可作为一种辅助手段。 1.2 边抽边掘 该方法是在煤巷掘进的同时，每隔一定距离在巷道两帮施工钻场，在钻场内和迎头沿工作面走向施工钻孔抽放瓦斯。当工作面向前掘进时，掘进所形成的空间使巷道两侧及掘进工作面前方应力重新分布并形成卸压条带，从煤体中解吸出来的瓦斯直接被钻孔抽出，从而大大减小了向巷道内的瓦斯涌出，降低风排瓦斯量。 1.3 先抽后掘 先抽后掘就是对拟掘巷道及其周边一定范围内煤体实施提前打钻，实施预抽一定时间后再掘进巷道。 以上方法可根据工作面瓦斯涌出量情况，采取单一或联合方式使用。 2 治理方法的应用实践 2.1 矿井概况 润东煤业井田面积为9.10平方公里，批准开采煤层为3#、9#、15#煤层，核准生产能力90万吨/年，属于高瓦斯矿井。矿井建有井下移动抽放泵站，3609工作面为矿井一个准备回采面。 2.2 掘进工作面瓦斯情况 在施工3609工作面顺槽期间，随着矿井巷道向前延伸，采掘工作面瓦斯涌出量日益增大。当掘进到100m处时，瓦斯涌出量由原来的0.8m3/min增加到2.1m3/min，回风流瓦斯浓度在非生产情况下为0.7%左右，瓦斯经常处于临界值状态。掘进初期主要通过增加风量来排放瓦斯，风量由原来的300m3/min增大到500m3/min。回风流瓦斯浓度在非生产情况下为0.45%以下，正常生产情况下瓦斯浓度维持在0.8%左右。 根据煤层掘进工作面瓦斯涌出规律，一般工作面瓦斯涌出其一为工作面落煤中的瓦斯涌出，其二为新暴露煤壁的瓦斯涌出。经统计分析，掘进工作面落煤仅占整个工作面瓦斯涌量的35%，瓦斯主要巷道两帮瓦斯释放。由于受巷道断面的限制和粉尘影响，不可能无限制的加大工作面风量。因此，根据掘进时瓦斯涌出的规律，决定采用抽放措施来解决掘进期间瓦斯问题。 2.3 抽放措施 在顺槽两帮每隔100m施工2个钻场，钻场规格为：长宽高5m4m3m。在钻场内沿着煤层扇形布置钻孔，每个钻场布置2排钻孔，每排5个钻孔，孔深110120m，孔径75mm，孔底间距23米。 巷道掘进每50m施工一个横川，横川（中-中为25米）内靠巷道两侧分别施工2个钻孔，孔深65m，孔径75mm。钻孔施工完毕采用聚胺脂封孔，封孔深度不低于8m。钻场钻孔每天24h不间断抽放，横川内钻孔至少抽放24h。考虑到钻孔成孔工艺的差异，每掘进循环钻场钻孔交叉20m，每掘进循环横川内钻孔交叉15m，钻场和钻孔布置见附图。 工作面抽排管直径108mm，抽放负压14kPa左右，并定期考察抽放浓度、流量、负压等基本参数。 2.4 效果分析 通过采取边抽边掘措施后，在掘进过程中，未发生过瓦斯超限现象，为实现安全生产打下了扎实基础. 1）降低了瓦斯涌出量。由于抽放钻孔预抽了巷帮及前方的瓦斯，使巷帮和掘进工作面瓦斯减少，降低了工作面及回风巷内的瓦斯浓度，回风瓦斯浓度控制在0.3%至0.5%之间。 2）减化了局部通风管理，该巷道原设计采用230KW局扇供风，通过瓦斯抽排后，采用215KW局扇即可满足通风要求，降低了通风费用，改善了工作环境。 3）减小了巷道压力，巷道周边抽出瓦斯后，增加了煤的可塑性，再加上超前钻孔在煤层内形成了空洞，使掘进前方和巷帮的集中应力得到了释放，迫使集中应力带向前和巷道深部推移，降低了掘进段的集中应力。 4）在未执行边抽边掘措施前，平均月进尺240m，采取措施后达到了500m，掘进速度提高了2倍多。 3 结论 3.1 实践表明：通过采取边抽边掘措施，可以有效解决工作面两帮瓦斯涌出量大的问题，为以后面对类似的问题提供了宝贵的经验。 3.2 在施工钻孔的过程中，还应改进钻孔施工工艺、封孔质量、增加孔口负压等，增强钻孔的抽放效果。 3.3 钻孔参数设计还需进一步优化，以提高钻孔利用率和瓦斯抽放效果。如适当增加钻孔密度、钻孔深度，合理增大控制范围等。 3.4 可利用巷道两帮钻场对回采工作面施工钻孔进行提前预抽。 _ 1林柏泉,张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术M.徐州：中国矿业大学出版社, xx 2于不凡,煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册M.北京：煤炭工业出版社, xx 3孙和应,常松岭.矿井瓦斯防治技术M.徐