1 工作面概況
平崗煤礦設計能力72萬t/a,可采煤層7層,為高瓦斯礦井。瓦斯涌出量為15.4m3/t?,F工采一采區14#層右四工作面,開采深度400~500m,為瓦斯嚴重工作面。工作面平均長度183m,可采走向900m,平均采高1.8~2.0m,采用綜合機械化采煤,工作面生產能力可達3 500t/d。預測瓦斯相對涌出量最大18.51 m3/t絕對涌出量最大可達45 m3/min。工作面采用全負壓通風,配風量經幾次調整增為1 210 m3/min。工作面下巷斷面8.8 m2,上巷斷面6.2 m2,由于瓦斯涌出量特別大,嚴重制約生產,最高日產量僅達到1 000t,瓦斯涌出量為34.6 m3/min,瓦斯經常超限,最多每天可達30余次。如何治理該工作面的瓦斯是保證安全、提高生產能力的關鍵所在,只靠通風根本無法使瓦斯濃度降到規程允許的界限以下,為此我們采用風排、抽排和專用瓦斯尾巷相結合的綜合治理措施,使日產量最高達3 500t,保證了安全生產。
2 瓦斯來源及治理方法
根據該工作面實際生產過程中的觀測結果,其瓦斯變化(如圖1)本層瓦斯涌出最為15.7 m3/min,占總涌出量的61.3%,依據該工作面的瓦斯涌出情況和所在采區的通風能力和系統情況,增加配風量已是不可能的,要保證安全生產就必須采用綜合治理措施(見圖2、圖3),現場同時采取了以下幾種方法進行綜合治理。
圖1 瓦斯來源實測曲線
?。?)采用局部抽放泵進行上隅角抽放。采用Ф300mm卷管1 400m,Ф200mm卷管1 400m,DY-6型局部抽放泵5臺,3臺開機2臺備用,工作面上隅角處采用骨架風筒與卷管連接(見圖2)。
圖2 工作面上隅角的治理方法
?。?)采用局部抽放泵頂板高抽鉆孔抽放。采用Ф200mm卷管1 400m,2臺DY-6型局部抽放泵2臺,1臺開機1臺備用;每隔50mm設1個鉆場,每1個鉆場布置3~5個鉆孔,孔深70~80m,終孔位于巷道頂板8~10m,孔徑90mm(見圖3)。
圖3 采煤工作面系統示意圖
(3)采用志用瓦斯尾巷排放瓦斯。采用專用瓦斯尾排巷道排放瓦斯。按《煤礦安全規程》規定:采煤工作面瓦斯涌出量超過20m/min,抽排率達到25%以上,增大風量達到最高允許風速,其回風流瓦斯濃度仍不符合《煤礦安全規程》要求,經批準可以采用韌用瓦斯尾排巷道排放瓦斯,但其瓦斯濃度不得高于2.5%。如圖2、圖3中的專用瓦斯尾排巷道。
3 治理效果
通過實測工作面實際瓦斯涌出總量為40.55 m3/min。①上巷回風450 m3/min,回風瓦斯濃度為0.8%,排出瓦斯量為3.6 m3/min,瓦斯濃度涌出總量的9%。②鉆孔流量為13 m3/min,瓦斯濃度80%,抽出瓦斯量為8.3 m3/min,占瓦斯涌出總量的20.5%,③上隅角兩排抽放管路合計流量為95 m3/min,瓦斯濃度為12%,抽出瓦斯量為11.4 m3/min,占瓦斯涌出量的28.1%。④專用瓦斯尾排風量690 m3/min,瓦斯濃度為2.5%,排出瓦斯量為17.25 m3/min,占瓦斯涌出總量的42.5%。②、③兩項抽放總量為19.7 m3/min,占瓦期涌出總量的48.6%,即:抽放率為48.6%。
4 需要注意問題
?。?)工作面上隅角的管理。為使兩抽排管能吸入盡可能高濃度的瓦斯,必須設置擋風障并及時調整吸入口的位置使吸入口的瓦斯濃度增加,同時應采用擋風障等措施使得上隅角的瓦斯濃度符合規程規定。
?。?)在工作面瓦斯涌出量很大的時候,應盡量加大專用瓦斯尾排巷道的風量,但回風巷道的配風量必須滿足最低風速的要求。
(3)抽排管路吸入口各排出口的管理必須加強,灑水消塵,禁止非專業人員入內。
(4)在縮抽排管時易造成上隅角短時間瓦斯濃度上升,應停止其它作業和切斷回風巷和工作面電源。
?。?)正常生產時需指定專門人員管理風障,隨工作面支架的移動及時調整,保證其抽排系統發揮作用。
?。?)抽放鉆孔的參數應根據不同的工作面布置、頂板冒落情況及施工械具確定,保證其抽放效果。
(7)由于綜合作業量非常繁重應組織專門隊伍負責瓦斯治理相關工作。