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(tuán)呂梁山煤電有限公司店坪煤礦礦長(zhǎng) 郭東相
摘要：通過(guò)對(duì)霍州煤電公司李雅莊礦綜采2-411工作面的瓦斯來(lái)源及涌出規(guī)律的分析，在霍州礦區(qū)首次采用瓦斯移動(dòng)泵抽放采空區(qū)瓦斯，有效地解決了瓦斯超限問(wèn)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(yàn)工作面概況
霍州煤電集團(tuán)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(kāi)采2#煤層，煤層厚度2.9-3.42m，平均3.3m，工作面走向長(zhǎng)度775m，工作面采長(zhǎng)146m，為解決上隅角瓦斯超限及供風(fēng)量小問(wèn)題，工作面采用兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)，工作面布置及通風(fēng)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。工作面采用綜合機(jī)械化沿頂板一次采全高的走向長(zhǎng)壁采煤法，頂板采用全部垮落法管理。采面設(shè)計(jì)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(wèn)題的提出
2-411工作面于2003年10月開(kāi)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(jìn)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(shì)，采用兩進(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)雖然緩解了上隅角瓦斯超限問(wèn)題，但尾巷、液壓支架間仍有瓦斯積聚現(xiàn)象發(fā)生，個(gè)別區(qū)域瓦斯?jié)舛壬踔吝_(dá)到10%，工作面被迫停產(chǎn)近一個(gè)月。
采空區(qū)內(nèi)瓦斯涌出的能量來(lái)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?，而氣體總是從濃度高的地方向濃度低的地方擴(kuò)散、流動(dòng)，直至趨向平衡，采空區(qū)瓦斯涌出的另一個(gè)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(fù)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(gè)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(shí)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(duì)2-411工作面瓦斯進(jìn)行了連續(xù)測(cè)定工作。
測(cè)定方法：測(cè)定時(shí)間選擇檢修班，工作面共有100個(gè)支架，從進(jìn)風(fēng)側(cè)向回風(fēng)側(cè)架號(hào)依次為1、2、3……100，每五架布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布置20個(gè)點(diǎn)，每班測(cè)定，各測(cè)點(diǎn)取平均值，各測(cè)點(diǎn)瓦斯?jié)舛纫?jiàn)表1，濃度變化趨勢(shì)風(fēng)圖2。（虛線為假想的U形通風(fēng)時(shí)常見(jiàn)的濃度分布曲線）
2-411工作面架間瓦斯?jié)舛葴y(cè)定
表1
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支架號(hào) |
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(hào) |
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(cè)定時(shí)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?shì)可近似視為采空區(qū)靠近工作面區(qū)域內(nèi)瓦斯?jié)舛茸兓厔?shì)，在距離工作面較近區(qū)域內(nèi)，由于采空區(qū)漏風(fēng)流流動(dòng)對(duì)瓦斯的運(yùn)移作用，從進(jìn)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(jìn)一回通風(fēng)系統(tǒng)，上隅角附近有風(fēng)流進(jìn)入，使其周?chē)咚節(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(jìn)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(gè)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(dòng)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(yùn)移示意圖
3采空區(qū)瓦斯抽放及效果考察
根據(jù)對(duì)2-411工作面的瓦斯來(lái)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(jìn)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(jiǎn)單，投資小，根據(jù)抽放量要求，抽放設(shè)備采用YD-6型移動(dòng)抽放泵。
瓦斯抽放系統(tǒng)運(yùn)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(jì)瓦斯抽放后采空區(qū)內(nèi)風(fēng)流及瓦斯運(yùn)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(yùn)移示意圖
4結(jié)論
經(jīng)實(shí)踐證明，在2-411工作面進(jìn)行的采空區(qū)插管抽放方案合理、工藝簡(jiǎn)單、效果顯著。為今后霍州礦區(qū)開(kāi)展瓦斯抽放積累了經(jīng)驗(yàn)，其成功經(jīng)驗(yàn)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。
