雞西礦業集團杏花礦東一采區23#右六采面走向長度1 200m,平均傾斜長度170m,煤層厚度2.0m,煤層傾角8°~10°。該采面瓦斯絕對涌出量17m3/min,采面配風量1 000 m3/min,在回采過程中,隨著支架的回撤,采空區上覆巖層的跨落,鄰近層以及圍巖、煤柱受采動壓力的影響,大量的瓦斯涌入采空區,造成上隅角和上巷回風瓦斯超限。根據礦井的供風情況,不可能用風量將瓦斯排出,采面回采無法進行,針對這種情況,杏花礦采取了下列方法進行了瓦斯治理。
1 上隅角瓦斯治理
1.1 風幛法
在末排柱從上巷上幫沿工作面向下設一檔風幛,然后將抽排管伸入上隅角采空區里,管口對準高瓦斯點進行抽放。此法操作簡單易行,在開采初期,瓦斯涌出量相對較小時,采用此法可取得一些臨時效果。但存在下列問題:首先風幛無法完全封嚴,漏風嚴重,抽排瓦期濃度低;其次每一循環都需進行移風幛 ,縮抽排管工作,這期間上隅角瓦斯大量涌出,造成回風流瓦斯超限,危險次數增加。而且風幛與上巷相交的轉角處,瓦斯經常超限,必須再設一道引風幛,將風流引向轉角處,沖淡瓦斯,兩道風幛的安設與現場施工相混雜,對施工不利(見圖1)。
圖1 風幛排瓦斯示意
1.2 留煤柱
由于風幛法存在著漏風大,抽排瓦斯濃度低,風幛 移動頻繁,危險機會增加的缺點,為了增加安全可靠性,又采用了留煤柱法。具體方法是在工作面上部距上巷3~5m,平行上億每間隔15m掘一條新上巷,與老上巷貫通形成新出口。之后,將老出口里面的設備、管路、支架回收,迅速在新出口靠采空區側施工永久密閉,并將Φ200mm瓦斯抽排管路嚴密砌在密閉里。管口距密閉2m左右。要求密閉必須封堵嚴密,然后就可以進行抽排(見圖2)。
圖2 留煤柱抽瓦斯示意
由于密閉容易封堵嚴實,漏風量減少,抽放濃度達到15%以上,采用兩臺泵抽放,每臺泵抽出瓦斯10.5 m3/min,將回風瓦斯降到0.75%以下,保證了采面正常回采。但依然存在縮抽排管砌密閉期間,回風瓦斯超限的問題,只是次數比風幛法減少,另外工作面停產送巷道,直接經濟損失大。
2 頂板抽放法
為了克服上隅角抽放法縮抽排管期間瓦斯超限的弊端,減少送巷道損失的回采量,恢復正常的生產秩序,又采用了頂板鉆孔抽放法。
利用頂板走向鉆孔抽放瓦斯,實際上就是通過抽放泵產生的負壓來改變采空區的瓦斯流向,使采空區瓦斯由上隅角及通過冒落帶、裂隙帶由鉆孔抽出,從而減少上隅角的瓦斯涌出,達到降低上隅角及回風流瓦斯濃度的目的。
鉆場布置在距煤層頂板10m,每個鉆場布置5個鉆孔,孔徑為Φ91mm,孔深100m,鉆場間距80m,鉆孔終端距煤層頂板15m,鉆孔終端距上巷水平距控制在20m以內,將鉆孔口用鋼管聚銨脂封好,安上抽排管路即可開始抽放(見圖3)。抽放效果:頂板5個鉆孔,用單臺泵抽放時,每個鉆孔瓦斯濃度一般在10%~70%,抽出瓦斯量大于12 m3/min,比用雙臺泵抽上隅角效果好,
圖3 頂板鉆孔抽放示意
且與工作面生產互不影響,有效解決了采面上隅瓦斯積聚問題。