?? 瓦斯綜合治理技術(shù)主要包括2個方面:一是僅采用通風(fēng)方法稀釋瓦斯;二是采用先抽放、再用通風(fēng)進行稀釋,以確保工作面和回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_到安全生產(chǎn)的要求。在工作面瓦斯涌出量大,僅依靠通風(fēng)稀釋方法很難有效治理瓦斯的情況下,瓦斯抽放是瓦斯綜合治理的有效技術(shù)途徑。
????1 工作面概況及瓦斯涌出情況分析
????41120工作面開采11#煤層,是煤與瓦斯突出煤層,煤層瓦斯含量15ｍ3/ｔ。煤層厚度2.8ｍ,傾角8°～12°,走向長502ｍ,傾向?qū)?60ｍ,相鄰北側(cè)為41118采空區(qū)。老頂為灰白色中厚層狀細砂巖,厚度為6～8ｍ,直接頂為灰色泥巖,厚度2.3～3.5ｍ,頂板容易垮落,采空區(qū)冒落高度為10～15ｍ。工作面采用走向長壁后退式布置,綜合機械化采煤,全部垮落法管理頂板。
????11#煤層上部各煤層均未開采,11#煤層與上部各主要煤層間距情況為:與7#層間距為17.95ｍ;與8#層間距為9.45ｍ,與9#層間距為7.3ｍ,各煤層均位于采煤工作面采空區(qū)冒落帶和裂隙帶內(nèi)。41120工作面在生產(chǎn)過程中,上述煤層中賦存的瓦斯將不斷地涌入采空區(qū),同時又受采空區(qū)的風(fēng)流影響,將被逐漸帶入工作面上隅角和回風(fēng)流中。41118工作面采空區(qū)與本工作面僅相隔20ｍ煤柱,工作面推進至老頂初次垮落后,煤柱將被壓裂,41118采空區(qū)瓦斯也將涌入41120工作面采空區(qū)。
????根據(jù)綜采面開采統(tǒng)計,工作面初采期間老頂垮落前本煤層涌出的瓦斯量和本工作面采空區(qū)殘存煤涌出的瓦斯量僅12ｍ3/ｍｉｎ。采面回采距離超過切眼30ｍ后,鄰近層及圍巖瓦斯大量涌入工作面,瓦斯涌出量大幅度上升,預(yù)計41120工作面瓦斯涌出量為40ｍ3/ｍｉｎ。本煤層瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的30%左右;鄰近層、圍巖及采空區(qū)瓦斯占工作面瓦斯涌出量的70%左右,是工作面瓦斯涌出的主要來源。
????2 工作面瓦斯綜合治理的對策
????根據(jù)分析,本煤層瓦斯、鄰近層瓦斯及41118工作面采空區(qū)瓦斯的涌出,構(gòu)成41120工作面瓦斯的主要來源。在制定41120工作面的瓦斯綜合治理方案時采取了分而治之的原則。
????(1)合理配置風(fēng)量,稀釋本煤層及采空區(qū)涌出的瓦斯。根據(jù)工作面進、回風(fēng)巷設(shè)計斷面、回采期間巷道受采動變形因數(shù)及風(fēng)流在采空區(qū)的流動規(guī)律,考慮工作面回采時采用運輸巷超前回風(fēng)巷15ｍ的特點及通風(fēng)系統(tǒng)狀況,并為避免工作面風(fēng)量大量流入采空區(qū),將采空區(qū)瓦斯大量攜帶到工作面及回風(fēng)流,工作面配置風(fēng)量為1100ｍ3/ｍｉｎ。
????(2)本煤層瓦斯預(yù)抽。在41120運輸巷掘進期間,每隔24ｍ布置1個鉆場,共20個鉆場,每個鉆場布置10個鉆孔,沿煤層傾向布置,傾角3°～8.5°,鉆孔夾角為10°,開孔間距>0.4ｍ,鉆孔深度為70～120ｍ,呈扇型均勻布置在工作面內(nèi)(圖1)。
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????圖1 本煤層瓦斯預(yù)抽鉆孔布置圖
????采用ＳＫＷ-85瓦斯抽放泵,主管路Φ250ｍｍ,高負壓對41120工作面進行本煤層預(yù)抽瓦斯。
????(3)采空區(qū)埋管瓦斯抽放。利用1臺2ＢＥＣ50水環(huán)式真空泵對工作面采空區(qū)及上隅角的瓦斯進行抽放。41120工作面回采前,預(yù)先在工作面回風(fēng)巷 預(yù)埋1趟Φ325ｍｍ瓦斯抽放管,根據(jù)頂板垮落步距及工作面初次來壓及周期來壓的規(guī)律,在抽放管上每隔30ｍ安裝Φ325ｍｍ等徑三通并加閘閥,隨工作面的回采安設(shè)交替邁步“Ｔ”型網(wǎng)管,同時在上隅角構(gòu)筑隔離墻(圖2)。
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????圖2 “Ｔ”型網(wǎng)管布置圖
????“Ｔ”型網(wǎng)管放置在位于回風(fēng)巷頂板的抽放硐室內(nèi),并用“井”型木垛加固。在回風(fēng)巷內(nèi)每隔30ｍ預(yù)安裝的交替邁步“Ｔ”型網(wǎng)管埋進上隅角隔離墻后,打開閘閥控制流量對上隅角積聚的瓦斯進行抽放。當(dāng)隔離墻施工至閘閥處時,則完全打開閘閥對采空區(qū)和上隅角的瓦斯進行抽放。
????(4)走向近水平高位瓦斯抽放鉆孔抽放。走向近水平高位水平鉆孔抽放又稱頂板裂隙帶抽放瓦斯。根據(jù)礦山壓力規(guī)律,在回采過程中,工作面周圍將形成一個采動應(yīng)力場,采動應(yīng)力場及其影響范圍在垂直方向上形成3個帶,即冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。在水平走向方向上形成3個區(qū),即煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實區(qū)。在這個采動壓力場中形成的裂隙空間,便成為瓦斯流動的通道。通過高位鉆孔的抽放負壓,加速了裂隙帶內(nèi)瓦斯的流動,從而使走向近水平高位鉆孔能夠抽出高濃度瓦斯。
????41120工作面設(shè)計4條高位瓦斯抽放巷,巷道內(nèi)施工鉆孔4～9個,開孔間距>0.4ｍ,鉆孔傾角2°～4°,終孔布置在工作面距回風(fēng)巷下側(cè)20ｍ內(nèi),距頂板10ｍ的頂板內(nèi),孔深為100ｍ,后一個高位巷施工鉆孔覆蓋前一個高位巷鉆孔20ｍ(圖3)。
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????圖3 高位巷近水平鉆孔布置圖
????高位瓦斯抽放巷在41120回風(fēng)巷內(nèi)開口,沿垂直回風(fēng)巷向采面內(nèi)側(cè)按設(shè)計仰角掘進巷道,掘至距41120工作面頂板10ｍ高度后,做一個打鉆平臺,在平臺內(nèi)逆采面推進方向施工直徑為Φ153ｍｍ的近水平抽放鉆孔,封孔后連接在抽放支管上,然后在高位抽放巷偏口構(gòu)筑密閉墻,采用2ＢＥＣ50泵對41120工作面采空區(qū)頂板裂隙帶的瓦斯進行抽放(與走向傾斜瓦斯抽放鉆場抽放管共享)。
