《安全技术》之突出煤层工作面上隅角瓦斯治理技术 VIP免费

突出煤层工作面上隅角瓦斯治理技术1工作面概况大湾矿井在构造单元上位于二塘向斜之中深部，煤层瓦斯涌出量大，现生产的一分区为大湾矿井首采区，开采一水平+1500m以上煤层。111103综放工作面为采区西翼首采工作面，工作面为倾斜长壁俯斜式开采，采用“U”型通风，20xx年11月回采结束。工作面开采上限（切眼）标高为+1616.2m，下限标高为+1510.9m，工作面倾斜长469m走向宽160m，煤厚3.5～4.2m，平均3.85m。煤层倾角7°～14°。煤层结构复杂，内生裂隙发育，含矸2～5层，一般为3层。工作面对应上方为2#煤层110203工作面采空区，是111103工作面的解放层，与11#>煤层间距为66m，其它四周无开采活动。1996年12月16日在掘进11E11#层集中机巷时发生首次煤与瓦斯突出，到掘进本工作面机巷与11W集中机巷交叉点时发生的突出，共发生煤与瓦斯突出15次；本次突出煤量498t，瓦斯量2.46万m3，突出频率和强度居水矿集团公司所有矿井之首。20xx年瓦斯等级鉴定，矿井绝对瓦斯涌出量为97.04m3/min，相对瓦斯涌出量为61.34m3/t。111103工作面回采期间相对瓦斯涌出量为44.10m3/t，绝对瓦斯涌出量一般为48.70m3/min，最高为62.40m3/min，占矿井瓦斯涌出量的63.1％，严重制约着矿井的安全和生产。2工作面瓦斯来源2.1本煤层瓦斯11#煤层瓦斯涌出量大，是回采空间、采空区及轨巷上隅角瓦斯的主要来源。工作面循环进度为0.6m，每推进一循环进行一次放顶煤，割煤时煤层瓦斯一部分被风流带走，一部分则被风流带向采空区而汇集到轨巷上隅角；放煤时顶煤瓦斯随落煤和扩散方式流向采场空间，一部分进入采空区。工作面推进速度越快，煤层释放瓦斯时间越短，落煤量越大，割煤时瓦斯越大。2.2邻近层及采空区瓦斯11#煤层位于2#和12#煤层之间，本工作面与上覆2#煤层垂距为52～77m，平均为66m，与下伏12#煤层垂距为2.0～6.4m。工作面上邻近层7#～9#煤层，与采面垂距为26.4m～33.7m，平均为30.5m；当下伏11#煤层采出后上邻近层的原始应力被破坏，煤层被采出，其应力发生了变化，使吸附在原始煤层的瓦斯角吸成游离瓦斯向上涌向采空区。随着下方11#煤层不断采出后，采动垮落形成的裂隙又成为2#煤层以下各煤层瓦斯和111103采空区局部瓦斯进入上方110203采空区的通道而慢慢渗入上部采空区。3工作面瓦斯治理3.1本煤层预抽瓦斯工作面两巷为边掘边抽，在巷道两侧每30m交替掘进一个钻场，当钻场滞后于工作面后，在回采侧钻场中施工走向方向上的本煤层扇形预抽钻孔，每个钻场设计钻孔9个，钻孔深度为55～100m（图1），钻孔角度则按设计在现场进行调整，工作面形成后在回采侧预抽钻场间补钻场施工本层抽放钻孔。抽放浓度36％～65％，抽放量最高为6.5m3/min，一般为2.5m3/min。图1预抽瓦斯钻孔布置图3.2风排瓦斯工作面回采初期利用风流稀释壁和采空区涌出的瓦斯，分配风量为1200m3/min，回风瓦斯浓度为0.6％左右。工作面周期来压后采空区面积逐渐增大，瓦斯浓度也越来越高，由于轨巷上隅角是整个工作面采空区的漏风汇，且工作面后部风速低，风量不足是上隅角瓦斯超过1.5％的原因。为了减少采空区漏风和解决上隅角瓦斯超限问题。在轨巷上隅角设隔截挡墙拦截瓦斯，在采面前机尾设导流风障，引风增加后部风量，稀释后部和及上隅角挡墙瓦斯。工作面分配风量为1400m3/min，回风瓦斯浓度为0.8％左右，风排瓦斯量为17.37m3/min。3.3上隅角埋管及设挡墙、立管抽放瓦斯（1）111103机巷联络巷埋管抽放瓦斯。根据俯采空区高，工作面低，瓦斯向压力低的地方汇集的特点，沿切眼上帮铺设一趟Φ169mm的管路至轨巷上口（见图2）。工作面周期来压后高浓度瓦斯逐渐积聚到预埋管管口附近，抽放效果尤为显著，随着工作面向远方推进，顶板逐渐下沉压实，抽放量越来越小。为了减少机巷漏风将采空区高浓度瓦斯带到轨巷上隅角，根据工作面的推进度和瓦斯超限情况，适当调整抽放负压，加大对预埋管的抽放力度，且规定浓度低于30％时立即停止抽放，同时每天对抽放管内瓦斯取样分析，观察密闭内CO情况，预防因抽放时间较长，抽放量大，在工作面推进速度慢时抽放瓦斯而引起煤层自燃、发火造成事故。此方法抽放量达11.34m3/min，抽放浓度为57.3％，最高达到83.2％。...