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【摘要】矿井瓦斯涌出是影响煤矿正常生产和威胁矿工人生安全的重大问题。根据瓦斯来源,采取分源治理瓦斯是瓦斯治理的根本途径。老鹰山煤矿2256炮采工作面属于下煤组25#煤层回采工作面,针对该工作面具体情况,分析了该工作面的瓦斯涌出来源及涌出量,结合该矿通风系统及瓦斯抽放系统现状,制定了合理的瓦斯治理措施,取得了很好的效果。
【关键词】瓦斯涌出;隔离墙;本煤层及邻近层抽放;高位“T”型瓦斯窝;安全
瓦斯治理措施主要包括2个方面:一是仅采用通风方法稀释瓦斯;二是采用先抽放、再采用通风进行稀释,以确保工作面和回风流中瓦斯浓度达到安全生产的要求;在工作面瓦斯涌出量大,仅依靠通风稀释瓦斯方法很难有效治理瓦斯的情况下,瓦斯有效抽放是瓦斯治理的有效途径。
一、2256工作面概况
2256工作面属老鹰山煤矿开采的下煤组25#煤层,煤厚0.8m~1.2m,平均1.0m,瓦斯含量为7.08m3/t。平均走向长283.9m,平均倾斜长81m。煤岩层产状:走向上30~65°,平均50°,倾角22~32°。平均27°。工作面采用走向长壁后退式布置,炮采落煤。2256工作面顶为浅灰细砂岩与深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较重,坚硬互层。含碳质纹线,层理清晰。直接底:厚1.0m,底为灰至深灰色砂质泥岩,含结核,遇水易膨胀泥化。基底:深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较高,坚硬。
二、2256工作面瓦斯涌出情况分析
25#煤层上覆08#、11#、13#煤层已开采完毕,25#煤层与上覆最近的13#煤层层间距71m。25#煤层下伏有26#、27#、28#煤层。25#煤层与下伏的26#煤层间距18m;26#煤层与27#煤层间距1.5m;27#煤层与28#煤层间距12m。26#煤层平均煤厚1.2m,瓦斯含量为11.51m3/t;27#煤层平均煤厚1.1m;28#煤层平均煤厚1.6m;27#、28#煤层没有经过鉴定,瓦斯含量参照26#煤层预计为11.51m3/t。按照老鹰山煤矿从上至下的开采顺序:依次是25#、26#、27#、28#,开采25#煤层后,对25#煤层下伏的26#、27#、28#均能起到保护效果。由于26#煤层与27#煤层层间距只有1.5m,为此,开采26#煤层后,不再开采27#煤层,直接开采28#煤层。2256工作面在生产过程中,下伏的26#、27#、28#煤层瓦斯将源源不断涌入2256工作面采空区,同时受采空区风流影响,将被逐渐带入工作面上隅角和回风流中。根据老鹰山煤矿25#煤层开采统计,2256工作面初期老顶垮落前本煤层涌出的瓦斯量和本煤层采空区残存煤涌出的瓦斯量为7m3/min。采面回采距离超过切眼30米后,下伏的26#、27#、28#邻近层及围岩瓦斯大量涌入工作面,瓦斯涌出量大幅度上升,届时工作面瓦斯涌出量将增大为35m3/min。本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的20%左右;下伏的26#、27#、28#煤层及围岩和采空区瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出量的80%左右,是工作面瓦斯涌出的主要来源。
三、工作面瓦斯治理
1、工作面配置风量
2256工作面回采期间采用一进一回的U型通风方式,通风系统为:主、副立井→1350主斜井→六采1460东一石门→1460运输石门→2256运输联络巷→2256运输巷→2256工作面→2256回风巷→104东回风上山→104东回风联络巷→二采斜回→二采总回→地面。根据工作面进回风巷设计断面及回采期间巷道受采动变形因数及风流在采空区流动规律,满足风速最大最小不超过规定,对2256工作面配风500m3/min,稀释经抽放后剩余的瓦斯浓度,保证回采期间放炮时回风巷最大瓦斯浓度不超过0.8%。
2、施工隔离墙
2256工作面虽然在上隅角施工了隔离墙,但由于2256工作面直接顶为浅灰细砂岩与深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较重,坚硬互层,采空区容易出现悬顶,空间较大,工作面风量扩散流入采空区,稀释了采空区的积存瓦斯浓度,直接流入上隅角,影响上隅角及采空区抽放效果。2256工作面瓦斯来源主要是邻近层的26#、27#、28#煤层及围岩瓦斯受采动影响大量涌出。为了提高瓦斯抽放效果,有效抽放2256上隅角及采空区的瓦斯,首先在切顶线采取用黄泥袋从工作面上隅角的隔离墙处开始往下施工隔离墙至2256工作面下隅角,不让风量扩散流入采空区,提高抽放瓦斯浓度。隔离墙施工完毕,对隔离墙进行全抹面,减少瓦斯涌出。以后工作面往前推进,若垮落不充分,则从上隅角至工作面至下隅角施工隔离墙。
3、施工穿层瓦斯抽放钻孔及顺层瓦斯抽放钻孔提前抽放邻近层及本煤层瓦斯
2256运输巷掘进期间,利用25#、26#、27#煤层层间距较小的自然条件,在2256运输巷上帮每隔2m设一个钻场,在每个钻场施工1个25#煤层顺层瓦斯抽放钻孔;施工5个26#、27#煤层的穿层瓦斯抽放钻孔,穿层瓦斯抽放钻孔穿透26#、27#煤层,联入老鹰山煤矿高负压瓦斯抽放系统提前抽放25#本煤层瓦斯及25#煤层下伏的26#、27#煤层瓦斯。(附图1)
4、施工高位“T”型瓦斯窝
老鹰山煤矿二采瓦斯泵站安装有型号为2BE3-52水环式真空泵两台,电机功率均为220kw,额定流量均为160m3/min,属于低负压抽放系统,抽放主管路为12吋螺旋焊管400米和钢丝网骨架聚乙烯气体管480米,专职负责2256工作面低负压瓦斯抽放。2256工作面回采前,预先在回风巷每隔30m施工2m宽×2m长×3.5m高的高位“T”型瓦斯窝,利用瓦斯比空气轻,总是积聚在高处的性质,迈步铺接Φ250mm抽放蜂窝管伸进高位“T”型瓦斯窝,待高位“T”型瓦斯窝甩进采空区后,施工隔离墙并抹面,将高位“T”型瓦斯窝封闭在采空区内,打开高位“T”型瓦斯窝抽放管的闸阀,将高位“T”型瓦斯窝内积聚的高浓度瓦斯抽走,减少瓦斯涌出。
3、2256工作面施工的高位“T”型瓦斯窝,相当于一个积存高浓度瓦斯的瓦斯罐;若不采用高位“T”型瓦斯窝,抽放瓦斯浓度只有4%,抽放瓦斯纯量为3.4m3/min左右;采用高位“T”型瓦斯窝,可将瓦斯抽放浓度提高到8%,瓦斯抽放纯量可提高到6.7m3/min左右,有效抽排2256工作面回采期间本煤层及邻近层涌出的瓦斯。
通过采取以上瓦斯治理措施,2256工作面在回采期间风排瓦斯量仅为1.0m3/min左右,配风500m3/min,工作面回风流平时瓦斯浓度在0.2%,放炮期间回风流最大瓦斯在0.3%左右。
五、结论
1、根据瓦斯来源,采取分源治理瓦斯是瓦斯治理的根本途径。2、分析瓦斯的赋存情况及含量,有针对性地采取措施,集中抽放力量,加大抽放力度,控制瓦斯向工作面及回风流涌入。3、由于工作面瓦斯抽放率高,必须采取措施确保抽放系统正常运行,严防发生抽放系统停运。4、上隅角及采空区采取抽放瓦斯措施治理工作面瓦斯时,必须定期对抽放管内的气样进行分析,以免发生采空区残存煤炭自燃。参考文献
[1]谭峰,肖永勤,刘高峰,高瓦斯矿井回采工作面的瓦斯治理.《中州煤炭》,2010-07
[2]查兴林,龙明举,朱全科,综采工作面瓦斯综合治理技术.《煤矿安全》,2005-09
作者简介
张翔(1971-)男,助理工程师,现任老鹰山煤矿通风副总。
【关键词】瓦斯涌出;隔离墙;本煤层及邻近层抽放;高位“T”型瓦斯窝;安全
瓦斯治理措施主要包括2个方面:一是仅采用通风方法稀释瓦斯;二是采用先抽放、再采用通风进行稀释,以确保工作面和回风流中瓦斯浓度达到安全生产的要求;在工作面瓦斯涌出量大,仅依靠通风稀释瓦斯方法很难有效治理瓦斯的情况下,瓦斯有效抽放是瓦斯治理的有效途径。
一、2256工作面概况
2256工作面属老鹰山煤矿开采的下煤组25#煤层,煤厚0.8m~1.2m,平均1.0m,瓦斯含量为7.08m3/t。平均走向长283.9m,平均倾斜长81m。煤岩层产状:走向上30~65°,平均50°,倾角22~32°。平均27°。工作面采用走向长壁后退式布置,炮采落煤。2256工作面顶为浅灰细砂岩与深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较重,坚硬互层。含碳质纹线,层理清晰。直接底:厚1.0m,底为灰至深灰色砂质泥岩,含结核,遇水易膨胀泥化。基底:深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较高,坚硬。
二、2256工作面瓦斯涌出情况分析
25#煤层上覆08#、11#、13#煤层已开采完毕,25#煤层与上覆最近的13#煤层层间距71m。25#煤层下伏有26#、27#、28#煤层。25#煤层与下伏的26#煤层间距18m;26#煤层与27#煤层间距1.5m;27#煤层与28#煤层间距12m。26#煤层平均煤厚1.2m,瓦斯含量为11.51m3/t;27#煤层平均煤厚1.1m;28#煤层平均煤厚1.6m;27#、28#煤层没有经过鉴定,瓦斯含量参照26#煤层预计为11.51m3/t。按照老鹰山煤矿从上至下的开采顺序:依次是25#、26#、27#、28#,开采25#煤层后,对25#煤层下伏的26#、27#、28#均能起到保护效果。由于26#煤层与27#煤层层间距只有1.5m,为此,开采26#煤层后,不再开采27#煤层,直接开采28#煤层。2256工作面在生产过程中,下伏的26#、27#、28#煤层瓦斯将源源不断涌入2256工作面采空区,同时受采空区风流影响,将被逐渐带入工作面上隅角和回风流中。根据老鹰山煤矿25#煤层开采统计,2256工作面初期老顶垮落前本煤层涌出的瓦斯量和本煤层采空区残存煤涌出的瓦斯量为7m3/min。采面回采距离超过切眼30米后,下伏的26#、27#、28#邻近层及围岩瓦斯大量涌入工作面,瓦斯涌出量大幅度上升,届时工作面瓦斯涌出量将增大为35m3/min。本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的20%左右;下伏的26#、27#、28#煤层及围岩和采空区瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出量的80%左右,是工作面瓦斯涌出的主要来源。
三、工作面瓦斯治理
1、工作面配置风量
2256工作面回采期间采用一进一回的U型通风方式,通风系统为:主、副立井→1350主斜井→六采1460东一石门→1460运输石门→2256运输联络巷→2256运输巷→2256工作面→2256回风巷→104东回风上山→104东回风联络巷→二采斜回→二采总回→地面。根据工作面进回风巷设计断面及回采期间巷道受采动变形因数及风流在采空区流动规律,满足风速最大最小不超过规定,对2256工作面配风500m3/min,稀释经抽放后剩余的瓦斯浓度,保证回采期间放炮时回风巷最大瓦斯浓度不超过0.8%。
2、施工隔离墙
2256工作面虽然在上隅角施工了隔离墙,但由于2256工作面直接顶为浅灰细砂岩与深灰色泥质粉砂岩,砂质成分较重,坚硬互层,采空区容易出现悬顶,空间较大,工作面风量扩散流入采空区,稀释了采空区的积存瓦斯浓度,直接流入上隅角,影响上隅角及采空区抽放效果。2256工作面瓦斯来源主要是邻近层的26#、27#、28#煤层及围岩瓦斯受采动影响大量涌出。为了提高瓦斯抽放效果,有效抽放2256上隅角及采空区的瓦斯,首先在切顶线采取用黄泥袋从工作面上隅角的隔离墙处开始往下施工隔离墙至2256工作面下隅角,不让风量扩散流入采空区,提高抽放瓦斯浓度。隔离墙施工完毕,对隔离墙进行全抹面,减少瓦斯涌出。以后工作面往前推进,若垮落不充分,则从上隅角至工作面至下隅角施工隔离墙。
3、施工穿层瓦斯抽放钻孔及顺层瓦斯抽放钻孔提前抽放邻近层及本煤层瓦斯
2256运输巷掘进期间,利用25#、26#、27#煤层层间距较小的自然条件,在2256运输巷上帮每隔2m设一个钻场,在每个钻场施工1个25#煤层顺层瓦斯抽放钻孔;施工5个26#、27#煤层的穿层瓦斯抽放钻孔,穿层瓦斯抽放钻孔穿透26#、27#煤层,联入老鹰山煤矿高负压瓦斯抽放系统提前抽放25#本煤层瓦斯及25#煤层下伏的26#、27#煤层瓦斯。(附图1)
4、施工高位“T”型瓦斯窝
老鹰山煤矿二采瓦斯泵站安装有型号为2BE3-52水环式真空泵两台,电机功率均为220kw,额定流量均为160m3/min,属于低负压抽放系统,抽放主管路为12吋螺旋焊管400米和钢丝网骨架聚乙烯气体管480米,专职负责2256工作面低负压瓦斯抽放。2256工作面回采前,预先在回风巷每隔30m施工2m宽×2m长×3.5m高的高位“T”型瓦斯窝,利用瓦斯比空气轻,总是积聚在高处的性质,迈步铺接Φ250mm抽放蜂窝管伸进高位“T”型瓦斯窝,待高位“T”型瓦斯窝甩进采空区后,施工隔离墙并抹面,将高位“T”型瓦斯窝封闭在采空区内,打开高位“T”型瓦斯窝抽放管的闸阀,将高位“T”型瓦斯窝内积聚的高浓度瓦斯抽走,减少瓦斯涌出。
3、2256工作面施工的高位“T”型瓦斯窝,相当于一个积存高浓度瓦斯的瓦斯罐;若不采用高位“T”型瓦斯窝,抽放瓦斯浓度只有4%,抽放瓦斯纯量为3.4m3/min左右;采用高位“T”型瓦斯窝,可将瓦斯抽放浓度提高到8%,瓦斯抽放纯量可提高到6.7m3/min左右,有效抽排2256工作面回采期间本煤层及邻近层涌出的瓦斯。
通过采取以上瓦斯治理措施,2256工作面在回采期间风排瓦斯量仅为1.0m3/min左右,配风500m3/min,工作面回风流平时瓦斯浓度在0.2%,放炮期间回风流最大瓦斯在0.3%左右。
五、结论
1、根据瓦斯来源,采取分源治理瓦斯是瓦斯治理的根本途径。2、分析瓦斯的赋存情况及含量,有针对性地采取措施,集中抽放力量,加大抽放力度,控制瓦斯向工作面及回风流涌入。3、由于工作面瓦斯抽放率高,必须采取措施确保抽放系统正常运行,严防发生抽放系统停运。4、上隅角及采空区采取抽放瓦斯措施治理工作面瓦斯时,必须定期对抽放管内的气样进行分析,以免发生采空区残存煤炭自燃。参考文献
[1]谭峰,肖永勤,刘高峰,高瓦斯矿井回采工作面的瓦斯治理.《中州煤炭》,2010-07
[2]查兴林,龙明举,朱全科,综采工作面瓦斯综合治理技术.《煤矿安全》,2005-09
作者简介
张翔(1971-)男,助理工程师,现任老鹰山煤矿通风副总。