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1、综采工作面瓦斯综合治理技术1浅谈我矿综采工作面瓦斯治理技术摘要：随着工作面的推进，采煤工作面初次跨落，邻近煤层的瓦斯逐渐涌入采煤工作面，严重制约着我矿的安全生产；采煤工作面上隅角瓦斯浓度增高，而且治理困难，通过采面通风系统的改造，合理选用瓦斯抽放方法，以及抽放系统的调整，取得了很好的效果。关键词：综采工作面；邻近层；上隅角；瓦斯综合治理和利用。一、概况（一 ） 、 综采工作面概况1802 综采工作面位于习水县天合煤矿一采区 C8 煤层，工作面走向长约 1000m，真倾斜平均长度 120m；上部回风巷标高+982m，下部运输巷标高+954m。属于南翼第一区段，北翼为天合煤矿 C8 煤层 1801
2、 采煤工作面采空区，南面为本矿和庆华煤矿的矿界保安煤柱，上部为本矿与庆华煤矿保安煤柱，下部为本矿下一区段，属原生煤体，未布置；煤层倾角 1216本工作面布置为走向长壁后退式采煤工作面，采用综合机械化采煤，全部垮落法管理顶板。工作面采高为 2.2m。图一：采煤工作面位置图综采工作面瓦斯综合治理技术21802综 采 面 位 置 图1802运 输 巷 120mm综 采 面回 风 巷保 安 煤 柱下 一 区 段 原 生 煤 体 保安煤柱轨道下山皮带下山回风下山 运输石门 回风石门（二） 、瓦斯来源1、本煤层瓦斯涌出我矿赋存煤层 10 余层，其中有工业价值的煤层 3层。其编号自上而下为 C5、C8、C1
3、2。C8 煤层赋存较稳定，煤层结构简单，单一煤层；煤层伪顶为灰黑色炭质泥岩，厚约 0.2m 左右，随采随落，直接顶主要为灰黑色粉砂质页岩，厚 1.0m，中部含植物根化石，上部含黄铁矿结核，老顶为浅灰色中粒砂岩，厚 1.5m；煤层伪底为灰黑色粉砂质泥岩，厚 0.5m，老底为灰黑色砂质页岩，厚 0.69m，夹串珠状黄铁矿结核。经实测，C8 煤层原始瓦斯含量 7.0508m3/t，本煤层瓦斯涌出量约占工作面总涌出量的 57%左右，为采煤工面主要瓦斯涌出量。2、邻近层瓦斯涌出上下邻近煤层离本开采层距离较近（约 2325m） ，对综采工作面瓦斯综合治理技术3本开采层瓦斯涌影响很大。其主要煤层为：C5 煤
4、层距本煤层 25m 左右，其厚度约 2.0m，在回采过程中，随着直接顶垮落，将会有大量的瓦斯涌入采空区，约占工作面瓦斯涌出总量的 23%，是采空区主要瓦斯涌出量。另外下部 C12 煤层距本煤层约 28m，平均厚度 1.9m；随着工作面回采，采空区垮落，其煤层瓦斯将进入采面采空区，影响工作面和上隅角瓦斯浓度，约占工作面瓦斯涌出总量的 20%，也是次要瓦斯涌出之一。3、围岩瓦斯涌出因矿井煤层顶底板多为砂质泥岩及泥质页岩，顶板破碎，透气性好，但在回采后，应力重新分部后主要涌向采空区，影响采空区的瓦斯浓度，对工作面无太大影响，一并计入采空区。二、瓦斯综合治理技术措施（一） 、通风系统1、风量的配置合理
5、配置综采工作面的风量，根据风流流动规律，风量必须能够稀释正常采煤时，本煤层和采空区释放或者涌出的瓦斯，但又不能过大，避免风流流入采空区后携带出采空区大量的瓦斯。经计算，采面工作面配风量1000m3/min 为宜。2、采煤工艺综采工作面瓦斯综合治理技术4采煤工作面在正常推进时，进风侧（运输巷）必须超前回风侧（回风巷）10m 以上。控制好采面的伪倾向长度，防止支架上窜和下滑且及时移架，采煤机不能因任何原因停留在工作面的上下端头，阻碍风流。3、采面控风设施在采煤工作面下安全出口的采空侧，设置临时风帐，随着切顶支护的移动而及时设置。减少风流进入采空区携带出大量的瓦斯。（二） 、瓦斯抽放本矿在地面瓦斯抽
6、放泵房安装了 4 台水环式瓦斯抽放泵，其中两台高负压（一台主用；一台备用）：型号2BEC40，泵流量 72m3/min，最低吸绝压：160hPa，电机功率：75kw，瓦斯抽放管主管管径 300mm，干管管径200mm，前期对采煤工作面本煤层瓦斯进行抽放和后期对采空区的瓦斯进行抽放，两外两台低负压（一台主用；一台备用）：型号 2BEC40，泵流量 81m3/min，最低吸绝压：160hPa，电机功率：90kw，瓦斯抽放管管径 300mm，对采煤工作面上隅角的瓦斯进行抽放。1、本煤层瓦斯抽放在 1802 综采工作面运输巷掘进期间，沿煤层真倾斜方向实施上行钻孔，钻孔设计深度为 100m；开孔间距 3
7、m；经过 297 天的瓦斯预抽，累计抽出量 74.4172 万 m3。在回采综采工作面瓦斯综合治理技术5前，经过采用 DGC 直接测定煤层瓦斯参数为：残余瓦斯含量最大值 5.1632m3/t。煤层残余瓦斯压力最大值0.387MP。图二：采面本层瓦斯预抽钻孔布置图 采 面 回 风 巷采 面 运 输 巷 综采工作面10m3高 负 压 抽 放 管 采 面 本 层 瓦 斯 抽 放 钻 孔 布 置 图2、采面上隅角瓦斯抽放1802 综采工作面采用 U 型通风方式，工作面的上隅角，容易积聚瓦斯，因为邻近层涌出的瓦斯大部分经过这里，而这里风速又比较小。另外，采空区瓦斯主要从工作面上隅角附近涌出，而上隅角附近
8、又是风流出现涡旋的地点，采空区风流和工作面风流传质过程较弱，从而导致上隅角附近瓦斯浓度超限。在采面的上隅角 用粘土构筑一道厚度不小于 0.5 隔离墙，隔断上隅角采空区风流汇入工作面的途径，然后采用低负压瓦斯抽放管抽放上隅角瓦斯。墙体长度一端紧贴回风巷上帮煤壁，另一端靠拢采煤工作面上端头支架，在砌墙时，必须用断丝钳剪掉回风巷上帮煤壁锚网，从而达到综采工作面瓦斯综合治理技术6隔离墙紧贴煤壁，用单体液压支护加固墙体，并且用风帐掩护好，杜绝因抽放形成负压后，采面的风流流入上隅角，影响抽放效果。采用低负压瓦斯抽放管，管径 300mm，接入隔离墙靠采空区侧 1-2m 的位置处。图三：采面上隅角隔离墙瓦斯抽
9、放布置图 采 面 回 风 巷采面煤壁 液 压 支 架低 负 压 瓦 斯 抽 放 管 液 压 支 架隔 离 墙 采空区采 面 上 隅 角采 面 上 隅 角 隔 离 墙 瓦 斯 抽 放 布 置 图3、采空区埋管抽放在采空区埋设一条管径 200mm 的硬质瓦斯抽放管，每隔 6m 安设一条管径为 50mm 的瓦斯抽放支管，支管高度控制在 0.81.2m 之间，而且支管的末端制成锥形，管体布满直径为 34mm 的小孔，以便于瓦斯抽放，支管安装完成后必须固定在回风巷上帮煤壁的锚杆上，防治采空垮落，砸坏支管，影响抽放效果，接抽在 1802 采煤工作面回风巷高负压抽放管上。用作抽放采煤工作面采空区瓦斯。图四：
10、采空区埋管抽放布置图综采工作面瓦斯综合治理技术7采 面 回 风 巷采面煤壁 瓦 斯 抽 放 埋 管液 压 支 架隔 离 墙 采空区采 面 上 隅 角采 面 采 空 区 埋 管 抽 放 布 置 图 6m高 负 压 1.24、回风巷上帮倾向钻场采空区高位抽放在回风上帮钻场与采面回风巷垂直布置在上帮煤体中，钻场深度 5 米，宽度 3 米，钻场底部高于回风巷底部1.9m；钻场高度 2.5m。根据现场地质情况合理布置钻场间距，一般 20m，但必须与回风巷下帮钻场交错布置。上钻场设计详见图五：回风巷上帮钻场设计 3.7m5m4m回 风 巷高 位 钻 场 137.2251.9煤 层 顶 板 1回 风 巷 上
11、 帮 钻 场 设 计 图综采工作面瓦斯综合治理技术8上钻场钻孔设计参数，根据 C8 煤层顶板的岩石特性，采面采空区顶板垮落弧线和高度情况，钻孔设计控制回风巷下帮煤壁线 3m 处，顶板之上 8.5m 的位置。走向范围控制回风巷走向方向 2030m。开孔布置在钻场的直接顶上，间距 0.3m，终孔间距 3m，呈扇形布置。详见图六图六：采面高位钻场钻孔布置图 123456789103m43m50.3m回 风 巷 上 钻 场 钻 孔 设 计 平 面 图钻 场1802回 采 面 回 风 巷 180回 采 面 回 风 巷 下 帮 煤 壁 线 采面煤壁线钻场必须超前而且垂直布置在回风巷上帮煤体中，安装直径为
12、50mm 的瓦斯抽放管支管，并配备 50mm 闸阀，盘连接。安装直径 200mm，高度 1.2m 的汇流器，在靠近汇流器的顶端分支管侧安装一个闸阀，汇流器的安装形式必须为立式，并且安装位置必须靠近高位钻场的上帮煤壁，以便在钻场进入隔离墙后，打开闸阀，抽放采空区汇入高位钻场内的瓦斯，接抽在 1802 回风巷高负压抽放主管上。其用途主要为随着采面的推进，开始抽放采空区裂隙综采工作面瓦斯综合治理技术9带和垮落带的高浓度瓦斯，在钻场进入采空区后，钻孔集中在采空区回风巷煤壁切顶线的高位位置，始终对采空区的瓦斯进行持续抽放，另外高位钻场内的闸阀小孔，对汇入钻场内的高浓度瓦斯进行持续抽放，降低采空区瓦斯浓度
13、，杜绝采空区瓦斯窜入采掘工作面，详见图七。图七：回风巷上帮钻场布置图 采 面 回 风 巷 采面煤壁采 空 区 埋 管 液 压 支 架隔 离 墙 采空区采 面 回 风 巷 上 帮 钻 场 布 置 图高 负 压 上 帮 高 位 钻 场上 帮 高 位 钻 场 15m钻场的施工主要的是支护工作，除了正常锚杆、锚网支护外，还必须施工三条长度为 6 米的锚索，顶板破碎时还必须在钻场口架设木垛，钻孔施工的开孔必须布置在钻场的直接顶上，保证钻场随着采面推进进入采空区后，钻场、钻孔的完整。其次就是钻场支管和埋管的连接装置必须用矸石掩护，不能因为采空区顶板的垮落砸坏抽放支管。其次保证钻场进入采空区后，闸阀孔必须及
14、时打开。5、回风巷下帮走向钻场采空区高位瓦斯抽放走向高位钻场垂直布置在 1802 回风巷下帮煤体中，钻场高度 2.2m，长度 3m，宽度 3m。为了保证瓦斯抽放的延续综采工作面瓦斯综合治理技术10性、稳定性，每个钻场间距 20m。钻孔呈两排布置，每排 5 个，共 10 个，高度控制在采面煤壁之上 7m 和 10m 的位置。平距控制在回风巷下帮煤壁线之下 6m 范围内。开孔布置在钻场破顶后的顶板岩石中，排距 0.4m，竖距 0.3m，终间距 1.5m，孔深约 42 米，覆盖上一钻场 20m。详见图八图八：回风巷下帮钻场钻孔布置图 钻 场 11钻 场 2 23456789023457891060.
15、m20.m.m回 风 巷 下 帮 钻 场 钻 孔 平 面 布 置 图回 风 巷 回 风 巷引流管采用管径 50mm 瓦斯抽放支管，安装配套导流管，以便及时测定瓦斯参数，掌握钻孔的抽放情况，接抽在采面高负压抽放管上。在特殊地质条件下，根据情况合理调整钻孔参数。用途主要是沿着回风巷走向，抽放采空区裂隙带和垮落带的瓦斯，抽放采面上隅角顶部采空区瓦斯。施工钻孔参数时，严格按照参数施工。安装抽放管时，保证接头严密不漏气。否则都会很明显的影响抽放效果。三、瓦斯利用随着社会日新月异的发展，保护环境，节能减排，建设绿色矿山，对煤矿企业而言，这不仅仅是义务，更是一综采工作面瓦斯综合治理技术11种责任，是社会赋予
16、的使命，是煤矿企业安全、高效、稳定发展的必然。从采煤工作采煤以来，1802 综采工作面每个月的瓦斯抽放纯量：35 万立方米，可供一台至两台瓦斯发电机组发电，平均每月发电 4.8 万 kwh。真正做到了变害为宝。四、瓦斯治理效果分析（一） 、通风构筑合理的通风系统，并配备合理的风量，既能稀释采面采煤时的瓦斯浓度，又不带出采空区的瓦斯，这给采面上隅角和采空区瓦斯治理搭建了一个合理治理平台。（二） 、本层瓦斯抽放1802 综采工作面本煤层钻孔于 2013 年 3 月 15 日开始施工，至 2013 年 12 月 21 日结束。1802 运输顺槽施工钻孔312 个，钻尺 18720m。本煤层钻孔始抽于 2013 年 3 月 20日，截止 2014 年 1 月 5 日，预抽时间 292 天，累计抽出瓦斯纯量 74.4172 万 m3。抽放后经实测，1802 采煤工作面 C8煤层残余瓦斯含量最为 5.1632m3/t。煤层残余瓦斯压力为0.387MPa。大大减
