高瓦斯綜放工作面瓦斯治理方法淺談
2004-10-29實現(xiàn)礦井高效集中生產(chǎn)，是目前礦井發(fā)展的主要模式，關(guān)鍵是采用了一次采全高綜采放頂煤開采方法。由于瓦斯治理的難度，該采煤方法在高瓦斯礦井中的推廣應(yīng)用還是受到了很大限制。采用順層預(yù)抽與風(fēng)排相結(jié)合的瓦斯綜合治理方式，有效解決了高瓦斯礦井采用一次采全高綜采放頂煤開采的難題。靖遠煤業(yè)公司大水頭煤礦應(yīng)用該技術(shù)在東103綜放工作面瓦斯治理取得了良好的功效，實現(xiàn)了安全高效生產(chǎn)。
1 概述
靖遠煤業(yè)公司大水頭煤礦是一對年生產(chǎn)能力為150萬t的高產(chǎn)高效礦井。井田位于靖遠煤田的中部，大寶向斜的南翼，走向長8.9km,傾斜寬2.5km，面積14.4km2。煤田屬侏羅系中下統(tǒng)窯街組，可采煤層為一層煤，厚度過0.23～37.78m，平均厚度13.06m。由于受祁連山造山運動和井田大斷層控制，井田內(nèi)次生構(gòu)造發(fā)育，派生小斷層隨處可見。煤層節(jié)理裂隙發(fā)育，煤質(zhì)松軟破碎，平均瓦斯含量12.0m3/t，自然發(fā)火期3～4個月，屬容易自燃煤層，礦井為高瓦斯礦井。
東103綜放工作面走向長1632m，傾斜寬120m，地質(zhì)儲量281.2萬t，采用走向長壁綜合機械化低位放頂煤一次采全高全部垮落法開采，于2003年3月1日投入試生產(chǎn)。區(qū)域內(nèi)煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單一，平均煤厚10.5m，傾角0°～9°。工作面地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜。工作面開采采用綜采放頂煤一次采全高技術(shù)，全部垮落法管理頂板，巷道支護采用無鋼帶錨網(wǎng)支護，工作面通風(fēng)設(shè)計為“一進二回”的“B”型通風(fēng)方式，瓦斯排放巷沿煤層頂板布置，超前探測地質(zhì)，主要排放瓦斯，回風(fēng)、運輸順槽均沿煤層底板布置。
東103工作面北鄰腰水背斜軸部，南依F40斷層，花尖子向斜軸斜穿工作面，根據(jù)已揭露落差在2～6m的斷層6條，煤層煤質(zhì)松軟破碎，瓦斯含量高，壓力大，在掘進施工中曾多次發(fā)生瓦斯涌出異�，F(xiàn)象。2002年10月3日凌晨3：24，在施工回風(fēng)順槽至1308m處，該段處于花尖子向斜構(gòu)造影響帶，并存在大量的伴生小斷層，且煤體比較松軟，節(jié)理發(fā)育，呈斜交狀，綜掘機切割頭割左幫頂煤時，煤爆聲增大且隨之發(fā)生大量冒頂，工作面煤塵飛揚，能見度極低，當(dāng)時回風(fēng)流瓦斯?jié)舛茸罡哌_7％，瓦斯超限持續(xù)103min，冒落形成直徑2～3m、高約6m的形似圓柱體的孔洞，孔洞軸線斜交左幫70°。冒落煤炭為渣煤、沫煤，無明顯分選現(xiàn)象，冒落煤炭將綜掘機埋沒，后部煤炭按自然安息堆積。經(jīng)計算，瓦斯涌出量達1418m3(不包括期間正常瓦斯涌出量 )，冒落煤炭43t。瓦斯異常不但給工作面準備期間掘進帶來困難，更主要的是給工作面回采期間帶來了管理難度。
2 采取的安全技術(shù)措施
2.1 抽放措施
因東一采區(qū)為全煤巷開拓布置，瓦斯抽放工作只能采取順層抽放。東103工作面掘進800m左右時，制定了《東103工作面瓦斯防治補充措施》，確定了瓦斯掘前預(yù)抽，邊掘邊抽與長、短距離超前瓦斯釋放鉆孔相結(jié)合的綜合瓦斯防治措施。
(1)加大瓦斯抽放工作力度。主要采取巷道抽放，順煤層平行上、下向布孔和順層扇形層位重疊布孔聯(lián)網(wǎng)抽放，單孔流量0.022～0.045 m3/min，抽放濃度36％～42％。瓦斯排放巷、回風(fēng)順槽每隔60m各施工1個鉆場，排放巷鉆場布置9個鉆孔，其中向回風(fēng)順槽呈扇形均勻布置7個，向排放巷掘進方向布置2個，回風(fēng)順槽鉆場向運輸順槽方向呈扇形均勻布置7個鉆孔，施工結(jié)束后及時連網(wǎng)抽放，以預(yù)抽掘進面前方煤體瓦斯、釋放瓦斯壓力。為了達到掘進工作面瓦斯抽放的效果，瓦斯排放巷至少有1個抽放鉆場超前于回風(fēng)順槽掘進面，沿排放巷掘進方向的鉆孔必須超前排放巷掘進面20m，回風(fēng)順槽至少有1個抽放鉆場超前于運輸順槽掘進面，瓦斯抽放鉆孔布置詳見圖1。
圖1 東103工作面瓦斯抽放鉆孔布置示意
(2)施工超前瓦斯釋放鉆孔。掘進面施工長距離瓦斯釋放鉆孔孔徑不小于75mm，長度不小于60m，平行于巷道施工方向施工，鉆孔超前于掘進工作面的距離不得少于3m，鉆孔應(yīng)控制到巷道斷面輪廓線外2m，鉆孔數(shù)量均為6個。長距離超前鉆孔的數(shù)量必須保證在4個以上，超前工作面安全距離不得少于20m，短距離超前鉆孔要保證每掘進循環(huán)施工1次，即保證安全距離不小于2m。
(3)采取防突措施后，用WTC瓦斯突出參數(shù)儀進行措施效果檢驗。
2.2 采用新型B型通風(fēng)方式
治理綜放面特大瓦斯涌出危害的根本措施首先是要抑制綜放面瓦斯涌出源的瓦斯涌出，減少工作面瓦斯涌出總量。其次要控制采空區(qū)及高頂瓦斯的運移，通過排放巷排出，以降低工作面上隅角、高頂、支架尾部和回風(fēng)順槽瓦斯?jié)舛�。因此，采用新�?SPAN lang=EN-US>B型通風(fēng)技術(shù)，進行工作面通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，達到降低工作面瓦斯?jié)舛鹊哪康摹Ｍ咚古欧畔锏淖饔檬桥懦霾煽諈^(qū)及高頂區(qū)高濃度瓦斯，B型通風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷的作用是配入一定量的新鮮風(fēng)，來稀釋瓦斯排放巷排出的高濃度瓦斯，確�？偦仫L(fēng)巷瓦斯?jié)舛炔怀蕖９ぷ髅鍮型通風(fēng)系統(tǒng)示意圖見圖2。
圖2 東103工作面巷道布置及構(gòu)造分布平面示意
3 措施實施后的效果
“10.3”瓦斯異�，F(xiàn)象發(fā)生后，我們嚴格地貫徹落實《大水頭礦井東103工作面掘進后期防治煤與瓦斯突出措施》，經(jīng)過綜合治理，掘進中煤爆聲減小，瓦斯異常現(xiàn)象消除，實現(xiàn)了安全快速掘進，按期完成該工作面全部掘進工程。