技术经验 煤矿安全
(2007-11)
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采空区及上隅角瓦斯抽放效果分析
毕德纯,张树江,任玉贵
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(1.辽宁石油化工大学,辽宁抚顺113008;2.龙煤集团七台河分公司,黑龙江七台河154600)
摘 要:根据矿井的具体条件,对采面采空区随采随抽和上隅角瓦斯抽放的效果进行分析,进行
采面和上隅角内部瓦斯浓度分布范围的测定,为合理布置采空区瓦斯抽放管路及上隅角瓦斯处理措施,提供科学依据。
关键词:上隅角抽放;采空区抽放;抽放效果
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中图分类号:TD712.62 文献标识码:B 文章编号:1003-496X(2007)11-0013-03
斯涌出量增加到近17m/min,风量增到1700m/min后,仍不能解决瓦斯超限问题。由于瓦斯超限
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1 矿井概况
新立煤矿位七台河煤田西部,井田面积约5.2
km,1976年建成投产,1980年成矿,设计生产能力21万t/a年,2001年实际产量75万t,矿井为片盘斜井开拓,现已顺利过渡到二水平,煤层群开采,各煤层采用联合布置,煤层虽有自然发火危险,但无发火史。矿井通风方式为并列抽出式通3风,总回风量为7500m/min,瓦斯绝对涌出量为3
45.80m/min。现有采煤工作面4组,掘进工作面11组。
2 不同采煤工作面瓦斯抽放情况
已造成停产1个月。2.1.1 上隅角瓦斯抽放根据瓦斯来源、瓦斯量和采场条件,经研究,决定只有采取抽放方法才能解决超限问题。正好该区域准备建地面抽放系统,设备已到货、泵房已经选择好。先从地面向该区域打一个钻孔,同时在该工作面上巷沿煤层施工1条130m长的全煤上山与之贯
通,并施工二道密闭。在回风巷采后(上隅角)施工1道1m厚的沙袋密闭,在全煤上山的下口施工1
道1m厚的砖石密闭。将抽放管一端插入上山密闭内,另一端插入上隅角密闭内,利用地面抽放泵进行上隅角瓦斯抽放(见图1所示)。上隅角密闭随着工作面前移。
抽放系统运行后,回风巷瓦斯浓度及上隅角瓦斯浓度立即下降,机组割煤时上隅角瓦斯浓度1.4%～1.5%、回风巷瓦斯浓度1.1%～1.2%,抽放
该矿井采煤工作面瓦斯来源一是本煤层、二是
采空区、三是邻近层,本煤层瓦斯涌出量占近30%,采空区占近45%,邻近层占近25%,因此瓦斯超限主要是采空区造成的,主要的表现形式是上隅角的瓦斯涌出和瓦斯超限。在瓦斯的治理上主要以采空区治理为主。
2.1 441高档普采工作面
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该工作面位于二水平93层左0片至左一片区段,为二水平首采工作面,煤层厚度约1.6m,工作面走向长约1270m,倾斜长为190m,绝对瓦斯涌出量为10.3m/min。该区段赋存煤量46万t,月单产3万t,占全矿月产量的50%,因瓦斯超限已造成该工作面停产1个月,直接影响矿井的正常生产。
该工作面初采时配风量为950m/min。回风巷风流中瓦斯浓度为0.8%,上隅角瓦斯浓度1.0%～1.1%。随着工作面不断推进,老顶彻底垮落后,瓦斯涌出量急剧增大,回风瓦斯浓度增至1.5%～1.7%,上隅角瓦斯浓度增到2.2%～2.8%,绝对瓦
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瓦斯纯量4.7m/min,工作面配风量由1700m/min降到了1500m/min,收到了初步效果。如果
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控制好机组割煤速度,工作面可以安全进行生产了。
效果分析:①抽放系统运转后,441回风巷和上隅角的瓦斯浓度大幅度下降,工作面瓦斯涌出量降低了4.7m/min,使工作面能够继续生产,每月减少损失300万元以上;②由于后路封闭不严,抽放的瓦斯浓度比较低,只有4.5%～4.7%;③上巷后路需要长期维护;④因顶板冒落,抽放管损坏严重;⑤由于工作面在推进一定距离后,上巷采后的密闭要前移及回收管路,人员要在浓度接近3%的高瓦斯区域作业,加上顶板破碎,对作业人员构成安全威胁。
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煤矿安全
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技术经验
图1 441工作面上隅角瓦斯抽放
2.1.2 采空区瓦斯抽放
上隅角瓦斯浓度降为1.0%～1.1%,配风量1200m/min。2个月后回风瓦斯浓度为0.4%～0.5%,
3为了避免瓦斯超限,制定了严格的安全措施,一是矿领导和采区干部跟班作业;二是工作面配备2名瓦检员,一名跟机、一名检查上巷和上隅角;三是确保监控设备完好和断电功能可靠;四是控制好机组割煤速度,工作面产量控制在正常产量的30%。1个月后当该工作面推进过钻孔和全煤上山时,将上山密闭和上巷后路密闭打开、管路撤出,利用抽放泵直接对采空区内的瓦斯进行抽放(如图2所示)。
上隅角瓦斯浓度降为0.5%,配风量降为400m/min。441工作面经过采空区钻孔抽放达到了治理
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瓦斯的效果。具体情况见表1。
表1 抽放前后441工作面的风量及瓦斯情况
采用瓦斯抽放措施后
项目回风瓦斯浓度/%上隅角瓦斯浓度/%回风量
/m3・min-1
开采初期
上隅角抽放
1.1～1.21.4～1.515007.4
采空区抽放
0.81.0～1.112008.3
2个月后0.4～0.50.5400
0.81.0～1.19504.7
抽放量
/m3・min-1
2.2 443炮采工作面
图2 441工作面采空区瓦斯抽放
该采煤工作面位于二水平93层右一片至二片区段,0片至一片段已采空,但里部上段有80m的煤柱,造成瓦斯被封闭不能向上部采空区流动。该煤层厚度约1.2m,工作面长600m,斜长160m。该工作面配风量为840m/min,回风巷绝对瓦斯涌出量为5.34m/min,采空区瓦斯涌出量占57%。
该工作面生产初期,配风量为690m/min,回风巷瓦斯浓度0.5%,上隅角瓦斯浓度为0.6%,老顶初次垮落后,瓦斯涌出量大幅度上升,回风巷瓦斯浓度为1.2%,上隅角瓦斯浓度为1.7%,配风量增
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钻孔和全煤上山进入采空区,由于瓦斯的向上漂移和抽放泵负压的作用,上隅角风流向采空区后流动、大量瓦斯积聚到上山之中被抽出。而且上巷是锚杆支护,工作面推过后锚杆不拆卸上巷采后冒落不严,有空气流动的空间,瓦斯可以自由流动,这样就为采空区瓦斯抽放创造了有利条件。
效果分析:运行初期抽放量明显增加,由4.7m/min增至7.4m/min,回风瓦斯浓度降0.8%,
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至0m/min后,回风巷风流中瓦斯浓度为1.0%～1.1%,上隅角瓦斯浓度为1.5%～1.6%,不能正常生产。2.2.1 上隅角瓦斯抽放
在回风巷采后施工1道1m厚的沙袋密闭,利用插入的瓦斯抽放管路与井下移动抽放泵相连,利用移动抽放泵进行上隅角瓦斯抽放(见图3所示)。
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斯浓度由1.1%～1.6%降至0.7%,抽放量为2.733
m/min,该工作面恢复正常生产。具体情况见表2。
表2 抽放前后441工作面的风量及瓦斯情况
项目
回风瓦斯浓度/%上隅角瓦斯浓度/%回风量/m3・min-1抽放量/m3・min-1
开采初期老顶来压后
1.0～1.11.5～1.6690～840
采用抽放瓦斯后
上隅角抽放采空区抽放1.0～1.10.51.5～1.60.7
00.39～0.6
8402.73
3 结 论
(1)通过采空区瓦斯抽放,降低了采煤工作面
回采过程中回风流和上隅角的瓦斯量,减少了采煤工作面配风量,进一步提高了矿井的通风能力,有效
缓解了矿井风量不足与扩大生产的矛盾。
(2)利用瓦斯抽放系统进行采煤工作面上隅角瓦斯抽放,由于上巷后路难以封闭严密,,使上隅角瓦斯抽放难以达到预期效果,上隅角瓦斯超限状态难以改变。
(3)对于无自然发火史的矿井,采空区、邻近层瓦斯涌出量占总瓦斯涌出量超过50%的采煤工作面,利用瓦斯抽放系统在采煤工作面采空区上方造成负压状态,使采空区高浓度瓦斯向上移动、造成尾排效应的采空区抽放方法是可行的。参考文献:
〔1〕 李国彪,张海军,贺光会.采空区瓦斯抽放在成庄煤矿
的实践〔J〕.煤矿安全,2005(3).
〔2〕 张安坤,张继勇.保护层综采工作面的瓦斯综合治理
技术〔J〕.矿业安全与环保,2002(4).
作者简介:毕德纯(1963-),男,副教授,辽宁沈阳人,
1987年毕业于中国矿业大学矿井通风与安全专业,现任辽
图3 443工作面上隅角瓦斯抽放
效果分析:采用上隅角瓦斯抽放方法,由于密闭和采空区漏风,抽放效果不是很好,抽放瓦斯浓度只有1.3%～2.0%,回风巷和上隅角瓦斯浓度无明显变化,只有略微下降,工作面仍然不能正常生产。2.2.2 采空区瓦斯抽放在上巷沿煤层向93右一片上部煤拄施工2条全煤联络巷(先用钻机打透1个孔),间距为20m,
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形成瓦斯流动的通道,再将93层右0片密闭打开1个缺口,插入抽放瓦斯管并与井下移动抽放泵相连,对443采煤工作面采空区瓦斯抽放(见图4所示)。
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宁石油化工大学职业技术学院产学研办公室主任,从事教学管理与煤矿通风专业的教学研究工作,已发表论文多篇。
(收稿日期:2007-04-09;责任编辑:王福厚)
图4 443工作面采空区瓦斯抽放
效果分析:形成采空区抽放系统后,443采面回风瓦斯浓度由1.0%～1.1%降到0.5%,上隅角瓦
