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1、综采工作面采空区密闭埋管抽采技术研究与应用 马延巍 西山煤电集团屯兰矿 摘 要： 以屯兰矿 12408 工作面为例, 分析了 U 型通风方式下采空区流场, 提出采用负压导流的措施减少采空区漏风的方法。应用采空区密闭埋管抽采技术, 每 150m设置联络巷施工密闭埋设 450mm 管路抽采, 负压 34kPa, 抽采流量 110m3/min, 上隅角瓦斯的浓度维持在 0.50.6%, 保证了工作面的安全生产。关键词： U 型通风; 采空区; 瓦斯抽采; 作者简介：马延巍 (1986-) , 男, 毕业于河北工程大学采矿工程专业, 本科, 助理工程师, 现任西山煤电集团屯兰矿通风区副区长, 从事煤矿
2、通风安全管理工作。收稿日期：2017-06-28Research and Application of Closed Buried Pipe Extraction Technology in Working FaceMa Yan-wei Tun Lan Coal Mine, Xishan Coal Power Group; Abstract： Taking the 12408 working face of Tun Lan Mine as an example, this paper analyzes the flow field of the goaf in the u-type venti
3、lation mode, and puts forward the method to reduce the air leakage in the goaf zone by means of negative pressure diversion, namely the application of goaf airtight extraction technology of buried pipes, with each 150 m setting connection construction airtight buried 450 mm line extraction, negative
4、 pressure 34 k Pa, extraction flow of 110 m3/min, the concentration of the gas in upper corner maintained at 0.5% 0.6%, which ensured the safety production of working face.Keyword： u-type ventilation; goaf; gas extraction; Received： 2017-06-28在煤矿特大事故中, 煤矿瓦斯事故占比例最大, 而对矿井瓦斯的高效抽采, 是治理瓦斯灾害的根本途径1,2。“U”型工
5、作面上隅角瓦斯治理是重大难题, 采用“U+L”、“Y”型通风治理2,3, 或采用多位联合抽采技术3, 均可取得较好的瓦斯治理效果。在保证产量的同时须考虑“采-掘-抽”的衔接及吨煤成本的投入。针对上隅角的采空区密闭瓦斯抽采, 抽采系统简单、针对性强, 施工简便, 其随工作面推进而移动抽采, 具有一定的时效性。本文以屯兰矿12408 工作面为例, 采用理论分析及工程试验进行采空区密闭瓦斯抽采研究, 以期提供有益的工程借鉴。1 工作面概况屯兰矿是煤与瓦斯突出矿井, 矿井最大绝对瓦斯涌出量 289m/min。12408 工作面位于南四盘区, 盖山厚度约为 185361m, 工作面斜长 235m, 可采
6、走向长670m。2、3 煤层合并开采, 2 煤层厚度约 3.01m, 3 煤厚度约 0.91m, 煤层之间有 0.73m 的炭质泥岩, 煤岩总厚度为 4.65m, 含矸率 0.15%。煤层整体向南倾斜, 倾角平均为 3.5。2 煤层原始瓦斯含量 10.02m/t, 原始瓦斯压力约1.041.24MPa。工作面 U 型布置, 正常生产期间进风量 1485m/min、回风1500m/min, 绝对瓦斯涌出量 25m/min。2 采空区密闭埋管抽采技术2.1 技术原理分析(1) 采空区瓦斯来源有回采过程中的遗煤、上邻近层瓦斯涌出及下邻近层瓦斯涌出。随工作面推进, 采空区遗煤增多, 上下邻近层卸压范围
7、扩大, 瓦斯以“扩散-渗流”方式, 进入采空区4。(2) 如图 1 (a) “U”型通风方式采空区流场示意图, 采空区内流场压力遵循P1P2P3P4P5P6, 采空区内风流集中指向上隅角位置以进入回风巷, 即采空区含瓦斯风流汇聚上隅角, 故采空区瓦斯梯度方向与风流方向一致5, 瓦斯浓度遵循 C1C2C3C4C5C6。上隅角位置是工作面风流和采空区漏风风流的交汇处, 当工作面风量不足以将汇入风流瓦斯浓度稀释至 1%以下, 上隅角瓦斯浓度超限。(3) 基于上述分析, 防治上隅角瓦斯浓度超限可采取两种措施: (1) 加大工作面风量; (2) 减少采空区向工作面的漏风风流。工作面风量不能无限制增加,
8、风量过大结果可能造成采区通风系统的不稳定, 同时也增加了采空区瓦斯风流涌出, 因此, 单增加风量的方法不可靠。而采用负压导流的措施减少采空区的漏风5,6, 方法更为简便, 即采用埋管抽采方法, 如图 1 (b) 埋管抽采条件采空区流场示意图, 减少了含瓦斯风流涌入上隅角, 高浓度瓦斯向抽采管路靠近, 减小了上隅角超限的可能。图 1“U”型工作面采空区埋管抽采原理图 下载原图2.2 施工方法(1) 在邻近 12408 工作面与 12408 轨道平行布置一条 12408 瓦斯治理巷, 如图2 所示, 主要用于对工作面采空区瓦斯抽采, 瓦斯治理巷与 12408 轨道巷保护煤柱宽度为 30m。(2)
9、12408 瓦斯治理巷与轨道巷每隔 150m 设置联络巷, 联络巷构筑一道密闭墙, 在每一道密闭墙内埋设一根直径为 300mm 抽采管道, 抽采管道埋设位置距顶板为 0.6m。(3) 为减少采空区内瓦斯混合气体窜流到工作面内, 提前在工作面滞后上隅角5m 处设置一道“L”型隔离墙, 如图 2 所示。(4) 在 12408 瓦斯治理巷内铺设集中抽采管路, 集中抽采管直径为 450mm, 集中抽采管路与每一道密闭墙体中的抽采管相连接并安装控制阀。(5) 在 12408 工作面停采线外施工抽采泵站, 泵站内安装两台型号为 ZWY-260/315 抽采泵, 该抽采泵在运行时必须保证抽采负压值不得低于
10、34k Pa, 单位时间内抽采混合流量不得低于 110m/min。(6) 当工作面回采至距隔离墙 5m 后, 开始对采空区内瓦斯混合气体预抽, 为保证瓦斯防治效果, 增加工作面配风量至 1600m/min。(7) 为保证抽采泵负压值, 在每一次预抽采空区瓦斯时必须关闭其他密闭墙抽放管道上的控制阀, 在抽放瓦斯气体期间在工作面上隅角安装瓦斯监测仪, 且安排专人每 1h 进行观测一次并记录。图 2 12408 工作面采空区密闭埋管措施示意图 下载原图2.3 应用效果(1) 12408 工作面正常回采期间, 移动泵抽采混合量瓦斯浓度 12.5%, 抽采瓦斯纯量 2m/min, 上隅角瓦斯浓度控制在
11、0.50.6%, 回风瓦斯浓度控制在 0.5%以下, 工作面平均日产量 5600t/d 左右, 最高日产量达 7000t/d, 实现了工作面高效安全生产。(2) 煤与瓦斯突出矿井屯兰矿 12408 工作面采空区密闭埋管抽采技术的应用, 有效控制了工作面生产期间瓦斯的涌出, 解决了上隅角瓦斯超限影响生产的难题, 实现了综采工作面的高产高效, 并为上隅角瓦斯治理提供有益的工程借鉴。3 结束语实践证明采用密闭墙埋管抽查技术, 有效降低了上隅角瓦斯浓度, 解决了采空区内瓦斯异常涌出的技术难题, 取得了显著的经济、安全效益。参考文献1袁亮.我国煤炭工业安全科学技术创新与发展J.煤矿安全, 2015, 46 (S1) :5-11. 2薛俊华.近距离高瓦斯煤层群大采高首采层煤与瓦斯共采J.煤炭学报, 2012, 37 (10) :1682-1687. 3俞启香, 程远平.矿井瓦斯防治M.徐州:中国矿业大学出版社, 2012. 4马延崑.综放工作面初采期煤与瓦斯共采试验研究J.太原理工大学学报, 2014, 45 (1) :65-70. 5吴世跃.常村矿瓦斯涌出及治理现状分析J.太原理工大学学报, 2001, 32 (4) :377-380. 6郭勇义.Y 型通风方式治理高产综采面瓦斯的研究J.西安科技学院学报, 2001, 21 (3) :205-207+212.
