綜放工作面瓦斯綜合治理技術
發布時間：2011-09-30 共1頁
1 工作面概況
1221（3）綜放工作面為張集煤礦首采工作面，該面位于礦井中央區西翼西一采區南翼，工作面走向長1070m，傾斜長132.5m；所回采的 煤層層位穩定，傾角為8°左右，煤層平均厚度為4.5m， 煤層為高瓦斯煤層，回采期間相對瓦斯涌出量平均為10.22m3/t，絕對瓦斯涌出量平均為14.74 m3/min，煤塵具有爆炸危險性，煤層有自然發火危險，發火期3～6個月；，采用“U”型通風方式進行回采。
2 工作面瓦斯涌出特點
1221（3）綜放工作面機割煤厚為2.2m，放煤高度為割煤高度的近1倍。由于采高大、產量高且采空區存在一定的丟煤，在生產過程中，瓦斯涌出有以下特點：
（1）上隅角瓦斯偏高。和普通“U”型通風方式采煤面一樣，工作面后方存在著一定的漏風，通過測定工作面風量，可看出其工作面中部風量只為回風巷風量的60%～80%，說明漏風量是很大的。工作面煤壁的瓦斯受風流紊動作用很快地被新鮮風流所沖淡和稀釋，而頂部煤體的一部分瓦斯（一部分釋放到工作面）涌入到采空區與遺煤及鄰近層圍巖的瓦斯一起積存于后方采空區中，采空區瓦斯通過層流狀態的風速較小的漏風風流運移而積聚在工作面漏風集中出口處（上隅角一帶），造成上隅角處瓦斯濃度偏高，容易造成瓦斯超限，給安全生產帶來隱患。
（2）采空區瓦斯涌出量較大。通過對工作面瓦斯涌出測定和分析，可以認為，工作面的瓦斯來源有三個：開采層、鄰近層和采空區遺煤。由于生產過程中鄰近層和遺煤瓦斯均是通過采空區涌向工作面的，因此，可以粗略地將工作面的瓦斯涌出來源分為兩個：開采層和采空區。
根據1221（3）綜放面老頂初次垮落前（2000年10月上旬～下旬）的瓦斯涌出量實測資料和老頂初次垮落后6個月（2000年11月～2001年4月）的瓦斯涌出量實測資料計算得：開采層瓦斯涌出量為6.89 m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的51%。采空區瓦斯（鄰近層和采空區遺煤）涌出量為6.62 m3/min，占工作面瓦斯涌出總量的49%。
（3）采空區瓦斯涌出的不均衡性。采空區瓦斯在頂板初次來壓、周期來壓、過構造帶所引起頂板大面積垮落時，會大量涌出并通過采空區大量涌入工作面，造成采面和回風巷瓦斯濃度升高，這種表現為不穩定的涌出。該面的瓦斯涌出不均衡系數為1.5。
3 瓦斯綜合治理措施
（1）合理選定工作面風量。工作面剛開始回采，即老頂初次垮落前，考慮瓦斯抽放效果差的因素，在按該面可能日產3000t的條件下，按其絕對瓦斯涌出量的預測值12.75 m3/min(撫順煤科分院預測值)進行計算配風為1913 m3/min,能把工作面回風流中瓦斯濃度一直稀釋在0.5%以下，較好地滿足了生產要求。
頂板初次來壓后，瓦斯抽放效果好轉，在滿足稀釋瓦斯的基礎上，適當減小風量，盡可能減少向采空區的供氧，有利于防火。
考慮前期抽放率仍不可能很高，按20%瓦斯抽放率重新選定風量：
從11月至2001年4月這段時間，該面的配風量一直比較穩定，開采過程證明風量是合理的，既控制了綜放面瓦斯超限次數，又控制了采空區煤炭的氧化自燃，上隅角處CO濃度控制在30×10-6以下，保證了安全生產。
（2）實行均壓通風，減少采空區瓦斯涌出。具體作法一是根據實際需要，工作面由前期配風1940 m3/min調整為1500 m3/min左右，這一措施的實施不是簡單的放風，而是在回風下山設立一組調壓風門，實行增阻開區均壓，在該采面進、回風巷間壓差基本不變（此端壓差受中央風機網絡決定）的情況下，通過設置的均壓設施，減小了工作面采空區上、下端頭間壓差，從而減少了采空區的漏風；二是在綜放工作面上、下隅角進行充填，對采空區漏風支路實施增阻措施：及時收作、落架、放煤，在上、下隅角處采用塑料紡織袋裝煤矸進行碼放連續充填，要求墻垛與綜放支架后梁一致，墻垛與上、下風巷間成110°鈍角或圓弧形，不至于形成通風死角或渦流區，以利于風流很好地擴散，緊貼在漏風源（下隅角）墻垛外增設擋風風幛，阻止漏風。通過對實施該措施前后工作面風量的測定統計，未實施該措施前采空區漏風量最大值為回風流的40%，實施措施后，漏風量有所減少，最大值為回風流的25%。該面采用此種方式進行連續充填，在抽放正常情況下，較好地處理了上隅角處瓦斯，使上隅角處瓦斯濃度一直在2%以下。
（3）強化通風系統管理，確保系統穩定可靠。①隨著礦井東、西兩翼開拓巷道的延伸，巷道施工及貫通地點（次數）增多，礦井系統配風量亦需不斷進行調整。我們對每次調風及風量的增減，均及時地進行了區域性均壓技術測定，并對該處的均壓通風系統進行調整，確保風量移定、風壓合理。②正常時做到每周一次、特別情況時隨時測定工作面風量，并把測風結果記入工作面測風牌板上，以掌握其變化。③經常檢查均壓風門及控制風門的密閉質量，杜絕損壞，確保設施完好；控制風門始終閉鎖；對均壓系統穩定有影響的兩個溜煤眼嚴禁放空。
（4）施工頂板走向鉆孔抽放采空區瓦斯。頂板走向鉆孔抽放瓦斯在淮南礦區是一項成熟的技術，即沿走向在煤層頂板往采空區上方（即裂隙帶）內打鉆，通過鉆孔抽放采空區頂板裂隙帶、冒落空間及經過充填封堵在采空區中積存的高濃度瓦斯，減少從上隅角一帶向工作面大量涌出瓦斯。通過對該面9個鉆場62個鉆孔（包括連孔）的抽放情況的考察，基本掌握了適合張集礦的頂板走向鉆孔設計技術參數：①終孔位置確定為煤層頂板16m；②鉆孔接替抽放的距離為30m；③鉆場間距為80m，每個鉆場布孔5個。
（5）其它瓦斯治理措施。①上隅角處增設專職測氣員；上隅角處懸掛CH---4便攜儀，一旦CH4≥2%，立即停止工作；上隅角處設置一道導風帳或導風板，盡量讓工作面風流改變方向靠近上隅角；局部積聚瓦斯很小的空間采用高壓水射流帶走瓦斯；后部鏈板機及時拉走余煤，增加通風斷面；對上隅角一帶上風巷外幫瓦斯積聚微小空間亦進行充填。②工作面過鉆場前，由于鉆場受超前應力影響，會引起煤體破裂，向鉆場內涌出瓦斯，抽放管路撤除后，在擴散通風不理想時，該處極易積聚瓦斯。于是在鉆孔撤除前鉆場接上木垛，盡量減少鉆場受損；在瓦斯濃度較大，但低于1.5%時，采用高壓水射流沖走積聚瓦斯；在工作面方向用長釬子向鉆場內掏孔，利用負壓通風帶走瓦斯。③補打巷幫邊孔。正常時前后兩鉆場鉆孔能保證較好地接替，均勻抽放瓦斯，但周期來壓或初次來壓，頂板大面積垮落使采空區空間體積驟然縮小時，鉆孔在構造帶中提前垮冒使鉆孔失去效能或封孔不實漏氣時和鉆孔施工時存在較大偏差所引發鉆孔不能正常接替時，需補打邊孔，即在兩鉆場間通過在巷幫或淺鉆窩沿走向施工頂板鉆孔，以保證鉆孔的接替。
