采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)在霍州礦區(qū)的應(yīng)用
霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司店坪煤礦礦長 郭東相
摘要：通過對霍州煤電公司李雅莊礦綜采2-411工作面的瓦斯來源及涌出規(guī)律的分析，在霍州礦區(qū)首次采用瓦斯移動泵抽放采空區(qū)瓦斯，有效地解決了瓦斯超限問題，保證了安全生產(chǎn)。
關(guān)鍵詞：采空區(qū) 瓦斯抽放 應(yīng)用
1試驗工作面概況
霍州煤電集團李雅莊礦為高瓦斯礦井，該礦2-411工作面位于四采區(qū)的下部，開采2#煤層，煤層厚度2.9-3.42m，平均3.3m，工作面走向長度775m，工作面采長146m，為解決上隅角瓦斯超限及供風(fēng)量小問題，工作面采用兩進一回通風(fēng)系統(tǒng)，工作面布置及通風(fēng)系統(tǒng)見圖1。工作面采用綜合機械化沿頂板一次采全高的走向長壁采煤法，頂板采用全部垮落法管理。采面設(shè)計日產(chǎn)量2500t/d，煤的自然傾向性為不易自燃。
圖1 2-411工作面布置及通風(fēng)系統(tǒng)示意圖
2、問題的提出
2-411工作面于2003年10月開始回采，工作面瓦斯涌出量約10-15m3/min，其中工作面采空區(qū)瓦斯涌出量較大，占工作面總瓦斯涌出量的60%以上。隨著生產(chǎn)的進行，采空區(qū)面積的加大，采空區(qū)瓦斯涌出量有加大的趨勢，采用兩進一回通風(fēng)系統(tǒng)雖然緩解了上隅角瓦斯超限問題，但尾巷、液壓支架間仍有瓦斯積聚現(xiàn)象發(fā)生，個別區(qū)域瓦斯?jié)舛壬踔吝_到10%，工作面被迫停產(chǎn)近一個月。
采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出的能量來自于濃度差及采空區(qū)漏風(fēng)。由于采空區(qū)深部的瓦斯?jié)舛雀哂诓擅嫱咚節(jié)舛龋鴼怏w總是從濃度高的地方向濃度低的地方擴散、流動，直至趨向平衡，采空區(qū)瓦斯涌出的另一個重要原因是在采空區(qū)靠近采面的空間內(nèi)存在著漏風(fēng)，在采空區(qū)形成通風(fēng)負壓，漏風(fēng)風(fēng)流攜帶濃度較高的瓦斯向工作面涌出，由于液壓支架的存在，造成支架的后上方局部瓦斯積聚，給工作面生產(chǎn)造成安全隱患。此外，2-411工作面尾巷要保留，下一個工作面繼續(xù)使用，為使尾巷不成為盲巷，利用局扇向尾巷最里面供風(fēng)，稀釋巷內(nèi)的瓦斯，但隨著采空區(qū)面積的加大，采空區(qū)深部高濃度瓦斯涌出到尾巷，尾巷內(nèi)瓦斯?jié)舛葧r有超限現(xiàn)象。
為了摸清工作面及采空區(qū)沿采面方向的濃度分布，我們對2-411工作面瓦斯進行了連續(xù)測定工作。
測定方法：測定時間選擇檢修班，工作面共有100個支架，從進風(fēng)側(cè)向回風(fēng)側(cè)架號依次為1、2、3……100，每五架布置一個測點，共布置20個點，每班測定，各測點取平均值，各測點瓦斯?jié)舛纫姳?/span>1，濃度變化趨勢風(fēng)圖2。（虛線為假想的U形通風(fēng)時常見的濃度分布曲線）
2-411工作面架間瓦斯?jié)舛葴y定
表1
|
支架號 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
|
瓦斯?jié)舛龋?span>%） |
0.2 |
0.26 |
0.54 |
0.6 |
0.72 |
0.81 |
1.1 |
2.3 |
0.92 |
1.2 |
|
支架號 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
100 |
|
瓦斯?jié)舛龋?span>%） |
0.85 |
0.7 |
0.68 |
0.69 |
0.66 |
0.65 |
0.56 |
0.56 |
0.52 |
0.41 |
注：架間指切頂線頂板下50mm處，測定時間為2004年2月16日—19日
圖2 2-411綜采面沿采面方向瓦斯?jié)舛确植?/span>
工作面采面方向瓦斯?jié)舛确植嫉淖兓厔菘山埔暈椴煽諈^(qū)靠近工作面區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓厔荩诰嚯x工作面較近區(qū)域內(nèi)，由于采空區(qū)漏風(fēng)流流動對瓦斯的運移作用，從進風(fēng)側(cè)向回風(fēng)側(cè)方向瓦斯深度逐漸增大。由于工作面采用兩進一回通風(fēng)系統(tǒng)，上隅角附近有風(fēng)流進入，使其周圍瓦斯?jié)舛冉档?。因此沿采面方向瓦斯?jié)舛容^高的區(qū)域不再是上隅角，而是靠近進風(fēng)側(cè)30-50m的區(qū)域內(nèi)。且濃度最高的區(qū)域是不固定的，與工作面距后方第一個貫眼的距離有關(guān)。根據(jù)采面的邊界條件，可以推知采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流及瓦斯流動規(guī)律如圖3所示。
圖3 抽放前采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流及瓦斯運移示意圖
3采空區(qū)瓦斯抽放及效果考察
根據(jù)對2-411工作面的瓦斯來源分析及采空區(qū)濃度分規(guī)律的研究，工作面支架間及尾巷深部瓦斯超限都是由于采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯向外涌出造成的，因此決定在2-411工作面進行采空區(qū)瓦斯抽放。根據(jù)工作面布置，采用付巷與尾巷間的聯(lián)絡(luò)巷插管抽放方法，該方法工藝簡單，投資小，根據(jù)抽放量要求，抽放設(shè)備采用YD-6型移動抽放泵。
瓦斯抽放系統(tǒng)運行后，抽放濃度平均為12%，抽放瓦斯量約為3.6m3/min，瓦斯抽放后上隅角、支架間及尾巷未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象，保證了安全生產(chǎn)，根據(jù)抽放效果，預(yù)計瓦斯抽放后采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流及瓦斯運移路線如圖4所示
圖4 抽放后采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流及瓦斯運移示意圖
4結(jié)論
經(jīng)實踐證明，在2-411工作面進行的采空區(qū)插管抽放方案合理、工藝簡單、效果顯著。為今后霍州礦區(qū)開展瓦斯抽放積累了經(jīng)驗，其成功經(jīng)驗將在李雅莊礦其它工作面及霍州礦區(qū)其它礦井推廣應(yīng)用。
