?? 瓦斯綜合治理技術主要包括2個方面:一是僅采用通風方法稀釋瓦斯;二是采用先抽放、再用通風進行稀釋,以確保工作面和回風流中的瓦斯濃度達到安全生產的要求。在工作面瓦斯涌出量大,僅依靠通風稀釋方法很難有效治理瓦斯的情況下,瓦斯抽放是瓦斯綜合治理的有效技術途徑。
????1 工作面概況及瓦斯涌出情況分析
????41120工作面開采11#煤層,是煤與瓦斯突出煤層,煤層瓦斯含量15ｍ3/ｔ。煤層厚度2.8ｍ,傾角8°～12°,走向長502ｍ,傾向寬160ｍ,相鄰北側為41118采空區。老頂為灰白色中厚層狀細砂巖,厚度為6～8ｍ,直接頂為灰色泥巖,厚度2.3～3.5ｍ,頂板容易垮落,采空區冒落高度為10～15ｍ。工作面采用走向長壁后退式布置,綜合機械化采煤,全部垮落法管理頂板。
????11#煤層上部各煤層均未開采,11#煤層與上部各主要煤層間距情況為:與7#層間距為17.95ｍ;與8#層間距為9.45ｍ,與9#層間距為7.3ｍ,各煤層均位于采煤工作面采空區冒落帶和裂隙帶內。41120工作面在生產過程中,上述煤層中賦存的瓦斯將不斷地涌入采空區,同時又受采空區的風流影響,將被逐漸帶入工作面上隅角和回風流中。41118工作面采空區與本工作面僅相隔20ｍ煤柱,工作面推進至老頂初次垮落后,煤柱將被壓裂,41118采空區瓦斯也將涌入41120工作面采空區。
????根據綜采面開采統計,工作面初采期間老頂垮落前本煤層涌出的瓦斯量和本工作面采空區殘存煤涌出的瓦斯量僅12ｍ3/ｍｉｎ。采面回采距離超過切眼30ｍ后,鄰近層及圍巖瓦斯大量涌入工作面,瓦斯涌出量大幅度上升,預計41120工作面瓦斯涌出量為40ｍ3/ｍｉｎ。本煤層瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的30%左右;鄰近層、圍巖及采空區瓦斯占工作面瓦斯涌出量的70%左右,是工作面瓦斯涌出的主要來源。
????2 工作面瓦斯綜合治理的對策
????根據分析,本煤層瓦斯、鄰近層瓦斯及41118工作面采空區瓦斯的涌出,構成41120工作面瓦斯的主要來源。在制定41120工作面的瓦斯綜合治理方案時采取了分而治之的原則。
????(1)合理配置風量,稀釋本煤層及采空區涌出的瓦斯。根據工作面進、回風巷設計斷面、回采期間巷道受采動變形因數及風流在采空區的流動規律,考慮工作面回采時采用運輸巷超前回風巷15ｍ的特點及通風系統狀況,并為避免工作面風量大量流入采空區,將采空區瓦斯大量攜帶到工作面及回風流,工作面配置風量為1100ｍ3/ｍｉｎ。
????(2)本煤層瓦斯預抽。在41120運輸巷掘進期間,每隔24ｍ布置1個鉆場,共20個鉆場,每個鉆場布置10個鉆孔,沿煤層傾向布置,傾角3°～8.5°,鉆孔夾角為10°,開孔間距>0.4ｍ,鉆孔深度為70～120ｍ,呈扇型均勻布置在工作面內(圖1)。
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????圖1 本煤層瓦斯預抽鉆孔布置圖
????采用ＳＫＷ-85瓦斯抽放泵,主管路Φ250ｍｍ,高負壓對41120工作面進行本煤層預抽瓦斯。
????(3)采空區埋管瓦斯抽放。利用1臺2ＢＥＣ50水環式真空泵對工作面采空區及上隅角的瓦斯進行抽放。41120工作面回采前,預先在工作面回風巷 預埋1趟Φ325ｍｍ瓦斯抽放管,根據頂板垮落步距及工作面初次來壓及周期來壓的規律,在抽放管上每隔30ｍ安裝Φ325ｍｍ等徑三通并加閘閥,隨工作面的回采安設交替邁步“Ｔ”型網管,同時在上隅角構筑隔離墻(圖2)。
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????圖2 “Ｔ”型網管布置圖
????“Ｔ”型網管放置在位于回風巷頂板的抽放硐室內,并用“井”型木垛加固。在回風巷內每隔30ｍ預安裝的交替邁步“Ｔ”型網管埋進上隅角隔離墻后,打開閘閥控制流量對上隅角積聚的瓦斯進行抽放。當隔離墻施工至閘閥處時,則完全打開閘閥對采空區和上隅角的瓦斯進行抽放。
????(4)走向近水平高位瓦斯抽放鉆孔抽放。走向近水平高位水平鉆孔抽放又稱頂板裂隙帶抽放瓦斯。根據礦山壓力規律,在回采過程中,工作面周圍將形成一個采動應力場,采動應力場及其影響范圍在垂直方向上形成3個帶,即冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。在水平走向方向上形成3個區,即煤壁支撐影響區、離層區和重新壓實區。在這個采動壓力場中形成的裂隙空間,便成為瓦斯流動的通道。通過高位鉆孔的抽放負壓,加速了裂隙帶內瓦斯的流動,從而使走向近水平高位鉆孔能夠抽出高濃度瓦斯。
????41120工作面設計4條高位瓦斯抽放巷,巷道內施工鉆孔4～9個,開孔間距>0.4ｍ,鉆孔傾角2°～4°,終孔布置在工作面距回風巷下側20ｍ內,距頂板10ｍ的頂板內,孔深為100ｍ,后一個高位巷施工鉆孔覆蓋前一個高位巷鉆孔20ｍ(圖3)。
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????圖3 高位巷近水平鉆孔布置圖
????高位瓦斯抽放巷在41120回風巷內開口,沿垂直回風巷向采面內側按設計仰角掘進巷道,掘至距41120工作面頂板10ｍ高度后,做一個打鉆平臺,在平臺內逆采面推進方向施工直徑為Φ153ｍｍ的近水平抽放鉆孔,封孔后連接在抽放支管上,然后在高位抽放巷偏口構筑密閉墻,采用2ＢＥＣ50泵對41120工作面采空區頂板裂隙帶的瓦斯進行抽放(與走向傾斜瓦斯抽放鉆場抽放管共享)。
