单一厚煤层综放工作面瓦斯治理.doc

单一厚煤层综放工作面瓦斯治理17506综放工作面概况及瓦斯来源分析1.1工作面基本状况7506工作面位于五阳矿+600m水平75采区，地面标高882.3895.4m，井下标高417588m，开采山西组下部3煤层。煤层赋存基本稳定，平均厚度6.45m。煤层倾角35，煤质为瘦煤。3煤层钻孔瓦斯流量自然衰减系数为0.0767/d，百米钻孔瓦斯极限排放量215m3，为难抽放型煤层。该煤层上下均无有效临近层，属于单一厚煤层开采。煤层无自然发火危险。7506工作面采用低位放顶煤开采工艺，工作面控制采高2.80m，顶煤平均厚度3.65m，全部垮落法管理顶板。采用一进两回E型通风方式，其中运回两巷沿煤层底板掘进，运输巷全长1420m，断面13.08m2，回风巷全长1370m，断面11.74m2，均采用梯形工字钢支护。瓦斯排放巷（瓦排巷）沿煤层底板掘进，与回风巷内错21m布置，断面7.80m2，采用圆木梯形棚支护。工作面倾斜长度196m。由于7506工作面是进入该矿高瓦斯区的第一个工作面，加之矿井涌水较大，在工作面的切眼后部设有专用瓦斯尾巷和放水系统。1.2工作面瓦斯涌出情况和来源分析（1）工作面瓦斯涌出情况。在7506工作面距离切眼464m处有一个落差310m左右的断层，该断层将工作面沿走向分成了内外两部分。据工作面回采巷道掘进期间的瓦斯涌出统计数据，在断层的外侧瓦斯涌出量较小，当开掘到断层附近时（即1040m时），瓦斯涌出量才开始显著增加，此后瓦斯涌出量一直较大，其绝对涌出量一般在6.0m3/min左右，最高达8.0m3/min。由于该工作面回采巷道掘进及设备安装时间较长，煤壁经长时间暴露，瓦斯已释放了一部分，该工作面初采时瓦斯涌出量较小，一般为4.9m3/min。当工作面回采推进8m后，开始初次放顶煤，瓦斯涌出达到8.3m3/min。当工作面回采到20m左右时，老顶断裂，并伴随着初次来压，瓦斯涌出量达到18.6m3/min，随后瓦斯涌出量基本上在1618m3/min左右，最高曾达到21.04m3/min。（2）瓦斯来源分析。7506工作面属于单一厚煤层开采，其上下均无有效的临近层瓦斯涌出，因而工作面瓦斯几乎全部来自本煤层。本煤层的瓦斯涌出主要由3部分组成，即工作面移动煤壁瓦斯涌出、采落块煤瓦斯涌出（包括放落煤炭的瓦斯涌出）和采空区遗煤的瓦斯涌出。根据7506工作面投产以后前两个月的观测，工作面绝对瓦斯涌出量为18.9m3/min，其中煤壁瓦斯涌出为5.3m3/min，占工作面瓦斯涌出总量的28%；落煤的瓦斯涌出量为4.6m3/min，占24.4%，采空区遗煤的瓦斯涌出量为9.0m3/min，占47.6%。2瓦斯治理方案的确定及瓦斯抽排效果考察7506综放面投产以后，绝对瓦斯涌出量一直在1618m3/min左右，大大超出了工作面预计瓦斯涌CM(22出量，虽然采取了调风措施，使回风巷的风量达到1200m3/min，瓦排巷风量达到470m3/min，但工作面上隅角、回风巷和瓦排巷的瓦斯浓度仍然超过有关规定。为了保证安全生产，不得不采取限产措施，工作面生产被迫由原来的每日4个循环调整为1个循环。虽然采取了这些措施，但在割、放煤过程中，上述地点的瓦斯涌出量还是超限，仍然无法保证正常生产。经过对矿井通风系统的分析认为，进一步增大工作面风量的可能性已很小，因此决定采取瓦斯抽放的措施，建立局部瓦斯抽排系统，以便从根本上解决该工作面的瓦斯问题。（1）抽排方案的确定。7506综放面采空区瓦斯涌出量占到了工作面瓦斯涌出总量的47%左右，这种情况的出现主要归结于两方面的原因：首先是五阳矿进入+600m水平开采以后，矿山压力较大，工作面顶板破碎，维护困难，造成了顶煤放煤无法正常进行，从而使大量的块煤遗留在采空区。其次，五阳矿3#煤层块煤的瓦斯放散速度低，而瓦斯涌出衰减却很快。由于上述两方面的原因，遗留在采空区中的煤炭，长时间地缓慢释放出大量瓦斯，并聚集在采空区内，在矿井通风负压的作用下，这些瓦斯被漏风风流带回到回采工作面，从而造成了工作面瓦斯多处超限的情况。而反过来，由于工作面的瓦斯超限又使生产无法正常进行，顶板状况进一步恶化，从而形成了顶板破碎生产不正常瓦斯超限的恶性循环。本着尽量减小对矿井整体布局和现有巷道布置的影响，充分利用已有井巷的原则，经分析比较决定利用7506工作面尾部放水系统，建立采空区瓦斯抽排系统。（2）采空区瓦斯抽排系统。瓦斯抽放系统由抽放泵站、管路系统及附属设施3部分组成。抽放泵站设在7506综放面尾部75-2#排水系统的放水巷内，采用SK-85型真空泵进行抽放，泵站设有净水池、潜水泵和气水分离器等安全装置。抽出的瓦斯用299mm无缝钢管，经尾巷贯眼密闭到南翼材料巷，然后通过600mm胶质风筒到75-2#轨道巷，排入75总回风巷。为了确保抽放安全和考察抽放效果，在泵站和管线上设有防回火装置、孔板流量计等附属设备。（3）抽放效果考察。该系统投入使用后，随着抽放距离的增加和抽放时间的延长，瓦斯抽放量及抽出风量均在减少。从10月7日到12月31日，抽出风量减少21%，抽出瓦斯量减少44.4%，抽出的瓦斯浓度由6%下降到4.2%之后，基本稳定在4%左右。同时，采空区瓦斯抽放量与工作面风排瓦斯的比例随着工作面推进长度的增加也逐渐下降。上述情况说明，随着工作面的推进，采空区逐渐压实，采空区抽放的作用逐渐减小。采空区尾部抽放负压使得工作面和采空区之间的压差发生了变化，采空区的瓦斯不再涌入工作面，而是进入了抽放系统。抽放系统投入运行以后，工作面回风流的瓦斯浓度由原来的1%降为0.77%，瓦排巷的瓦斯浓度由原来的3%降为1.5%，上隅角的瓦斯浓度由2.5%降为0.9%。实现了正规的四循环作业，工作面顶板破碎的情况也得到了改善，工作面的绝对瓦斯涌出量也由18m3/min降为了12.8m3/min。这一情况还说明,综放面的瓦斯绝对涌出量不是恒定不变的,而是与生产技术条件及通风方式密切相关。抽放系统前后共运行了2340h，从采空区抽出瓦斯41.12万m3。工作面推进200m以后，由于采空区压实，抽出的瓦斯浓度降低，抽风量减小，采空区抽放的作用逐渐减小，加之工作面瓦斯已经控制在有关规定的范围之内，所以抽放系统停止运行。随后工作面进入正规循环，直到该工作面全部采完。3结论（1）对于无有效临近层的单一厚煤层综放工作面，瓦斯涌出主要取决于移动煤壁、工作面落煤及采空区遗煤。（2）综放工作面瓦斯绝对涌出量和工作面的生产状况密切相关，在增大工作面风量不能冲淡工作面瓦斯的情况下，应当建立瓦斯抽排系统。（3）瓦斯抽排系统应结合工作面的实际巷道布置情况，因地制宜，尽量利用已有的井巷设施。（4）对于瓦斯涌出主要来源于采空区的综放工作面，建立采空区瓦斯抽排系统能够改变采空区和工作面两侧的风压差，降低工作面的瓦斯浓度。（5）综放面的瓦斯绝对涌出量不是恒定不变的,而是与生产技术条件及通风方式密切相关。第 5 页 共 5 页