永定莊煤業(yè)公司14^＃層414盤區(qū)

81414工作面瓦斯異常涌出問題的綜合治理

同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司  張 杰

關(guān) 鍵 詞：81414工作面  瓦斯異常涌出  綜合治理

摘要內(nèi)容：

從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長(zhǎng)幅度更大。

2006年6月29日，永定莊煤業(yè)公司14^#層81414工作面發(fā)生瓦斯異常涌出。81414工作面瓦斯?jié)舛葹?.0%、回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.12%、上隅角瓦斯?jié)舛葹?.0%。6月30日工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，工作面第6架后風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?.5%，14^#414盤區(qū)專回瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%。永定莊煤業(yè)公司被迫做出決定全礦停止生產(chǎn)，撤出全部人員。為了解決該工作面瓦斯涌出量大的問題，經(jīng)對(duì)永定莊煤業(yè)公司瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)條件進(jìn)行分析研究，決定采用瓦斯抽放技術(shù)治理瓦斯異常涌出。

 

 

我國(guó)是世界上災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。近十年，每年平均災(zāi)害損失近1600億元，相當(dāng)于國(guó)民生產(chǎn)總值的3.8％，這一比例是發(fā)達(dá)國(guó)家的10倍以上。在眾多災(zāi)害中，礦業(yè)事故是所有工傷事故中最為嚴(yán)重的，而礦業(yè)災(zāi)害中尤以瓦斯災(zāi)害最為突出。瓦斯事故是我國(guó)礦業(yè)發(fā)展中亟待解決的重大問題之一。

具有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，２００５年全國(guó)共發(fā)生３９起一次性死亡１０人以上的特大瓦斯事故，其中發(fā)生在低瓦斯礦井的有１８起。２０００年至２００３年發(fā)生的２４起一次性死亡３０人以上的特別重大瓦斯和火災(zāi)事故中，低瓦斯礦井占７起。由此可見，低瓦斯礦井并非安全礦井，甚至因管理不嚴(yán)格、制度不健全而成為事故多發(fā)礦井。永定莊煤業(yè)公司屬低瓦斯礦井，在2000年9月5日就曾發(fā)生過特大瓦斯爆炸事故，死亡34人。

  從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長(zhǎng)幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結(jié)合礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)條件，實(shí)施抽放瓦斯。

目前適合我國(guó)瓦斯抽放方法主要有以下幾種典型的瓦斯抽放方法。

1、 順層密集長(zhǎng)鉆孔抽放本層瓦斯

順層密集長(zhǎng)鉆孔用于區(qū)域性抽放，用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題，一般鉆孔深80m以上，孔間距3-5m，預(yù)抽時(shí)間半年以上。

2、 網(wǎng)格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯

網(wǎng)格式穿層鉆孔的優(yōu)點(diǎn)是可解決突出煤層打順層孔時(shí)鉆噴孔、塌孔問題。

3 、    頂板走向長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯

頂板走向水平長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對(duì)高瓦斯無煤柱綜采或綜放工作面的特點(diǎn)，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長(zhǎng)鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯。

4、 厚煤層開采采空區(qū)抽放

對(duì)于厚煤層分層開采或綜放開采時(shí)，采空區(qū)內(nèi)丟煤較多，加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出，使采空區(qū)瓦斯涌出量較大，進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放非常必要。主要在采空區(qū)后部采用埋管抽放或設(shè)引巷密閉插管抽放，埋管抽放法是將抽放瓦斯管埋設(shè)在采空區(qū)起采線附近。

我國(guó)的抽放瓦斯裝備隨煤炭開發(fā)強(qiáng)度的增長(zhǎng)，抽放瓦斯規(guī)模擴(kuò)大及科技水平發(fā)展而不斷完善，由原來非專用的、單一型號(hào)的，逐步發(fā)展成為專用的、系列的、具有現(xiàn)代科技水平的抽放瓦斯裝備。目前已有幾十家專業(yè)廠家生產(chǎn)抽放鉆機(jī)和抽放泵，為方便中小型煤礦使用，還開發(fā)了系列的井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵。

永定莊煤業(yè)公司在處理14^#層414盤區(qū)81414工作面瓦斯異常涌出問題上就是利用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵對(duì)鄰近層采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放處理的。下面就對(duì)永定莊煤業(yè)公司14^#層414盤區(qū)81414工作面瓦斯抽放作如下論述：

一、礦井概況：

永定莊煤業(yè)公司井田位于大同市西南23.5公里處，主井井口地理座標(biāo)為東經(jīng)113°06′15″9，北緯40°00′47″6。井田東以口泉山脈煤層露頭線為界，南與同家梁井田相鄰，西接四臺(tái)溝井田，北鄰煤峪口井田，井田大致為長(zhǎng)條形，井田面積19.80km²。

永定莊煤業(yè)公司是大同煤礦集團(tuán)公司下屬大型礦井之一，開拓方式為斜井單水平分區(qū)前進(jìn)式,設(shè)計(jì)能力120萬噸，通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式。2000年礦井因資源枯竭，申請(qǐng)破產(chǎn)，2001年11月重組為永定莊煤業(yè)有限公司，核定生產(chǎn)能力為120萬噸/年。

永定莊煤業(yè)公司有進(jìn)風(fēng)井5個(gè)，礦井總進(jìn)風(fēng)量6441m³/min，西四回風(fēng)井1個(gè)，該風(fēng)井安裝兩臺(tái)型號(hào)為2K60-4NO.28型的軸流式扇風(fēng)機(jī)，一臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺(tái)備用，電機(jī)功率630KW，葉輪角度為49度,主扇排風(fēng)量7060m³/min，井筒風(fēng)量為6720m³/min，負(fù)壓210mmH₂O。

2007年礦井瓦斯等級(jí)鑒定相對(duì)涌出量為3.01m³/t，絕對(duì)涌出量為9.72m³/min，屬低瓦斯礦井。但14^#317盤區(qū)和15^#317盤區(qū)均屬高瓦斯盤區(qū)。

二、瓦斯超限的經(jīng)過

2006年6月29日，永定莊煤業(yè)公司14^#層81414工作面發(fā)生瓦斯異常涌出。81414工作面瓦斯?jié)舛葹?.0%、回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.12%、上隅角瓦斯?jié)舛葹?.0%。6月30日工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，工作面第6架后風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?.5%，14^#414盤區(qū)?；赝咚?jié)舛冗_(dá)到1.5%。永定莊煤業(yè)公司被迫做出決定全礦停止生產(chǎn)，撤出全部人員。

三、綜合治理瓦斯抽放方案確立的依據(jù)及參數(shù)

1、瓦斯來源分析

永定莊煤業(yè)公司2005年瓦斯等級(jí)鑒定瓦斯絕對(duì)涌出量為1.83m³/min，相對(duì)涌出量為2.54 m³/t；二氧化碳絕對(duì)涌出量為7.18m³/min，相對(duì)涌出量為9.95 m³/t。據(jù)6月30日14^#81414工作面風(fēng)量測(cè)定分析：21414巷進(jìn)風(fēng)540 m³/min ，51414巷回風(fēng)562 m³/min 。進(jìn)回風(fēng)量差22 m³/min，可以排除與周邊小窯構(gòu)通的可能。

14^#層414盤區(qū)81414工作面日常檢查上隅角瓦斯?jié)舛?.16%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.1%。根據(jù)6月30日瓦斯異常涌出情況，其瓦斯絕對(duì)涌出量為22.48 m³/min。上覆12^＃層81412^-1采空區(qū)氣體日常檢查結(jié)果瓦斯?jié)舛葹?/span>8～13.5%。相鄰的采空區(qū)氣體取樣化驗(yàn)分析結(jié)果：81408采空區(qū)瓦斯?jié)舛葹?3.77%，81414采空區(qū)瓦斯?jié)舛葹?1.6%。初步分析：81414工作面氣體異常涌出為后古塘采空區(qū)塌頂，由12^#層81412^-1采空區(qū)氣體下泄造成。

81414工作面走向長(zhǎng)度為1047米，傾斜長(zhǎng)度為94米，煤層厚度為3.21米。當(dāng)時(shí)已開采225米，工作面計(jì)劃配風(fēng)量500 m³/min，實(shí)測(cè)風(fēng)量為562 m³/min。上覆相鄰為12^#層414盤區(qū)81412^-1采空區(qū)，層間距9米。該采空區(qū)已于2003年12月完成封閉。與其相鄰的采空區(qū)為81412、81410、81408。81414工作面左相鄰面為14^#層414盤區(qū)81412備用工作面，煤柱間距為40米。右相鄰面為14^#層412盤區(qū)81202采空區(qū)，煤柱間距最大時(shí)為160米。

從上述對(duì)永定莊煤業(yè)公司礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)等條件分析研究，因采用全風(fēng)壓通風(fēng)不能從根本上解決工作面及上隅角瓦斯超限問題，所以建立抽放瓦斯系統(tǒng)，即采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵解決14^#層414盤區(qū)瓦斯異常涌出問題。

2、預(yù)計(jì)瓦斯抽放濃度、抽放量以及抽放率

預(yù)計(jì)瓦斯積存量：（114×690×1.7×43.77%）+（350×1000×1.7×43.77%）=58530.1194+260431.5=318961.6194m³(考慮相鄰的3個(gè)采空區(qū)81412、81410、81408瓦斯積存量)

根據(jù)81412^-1采空區(qū)瓦斯賦存量，預(yù)計(jì)本次瓦斯抽放濃度為8～13.5%。預(yù)計(jì)抽放量為：Q_抽=40×8%×2×28×20×60=215040（m³）

每年抽放量：Q_年=215040÷2×12=2580480（m³）

抽放率：d=100Qg / Wg  %

d——抽放率

Qg——工作面瓦斯抽放出總量（萬m³）

Wg——工作面瓦斯儲(chǔ)量（萬m³）

d=100×21.5/31.9=67.40%

3、瓦斯抽放方案

瓦斯抽放泵安裝在12^#層414盤區(qū)414^-1軌道巷，將負(fù)壓抽放管路從414^-2回風(fēng)巷預(yù)先施工的鉆孔伸入到12^#層414盤區(qū)81412^－1采空區(qū)內(nèi)，瓦斯排放管路經(jīng)過51412^-1小風(fēng)門墻垛直接進(jìn)入?；兀纬赏咚钩榉畔到y(tǒng)。

4、瓦斯抽放方法

鄰近層上覆采空區(qū)預(yù)抽法。

5、瓦斯抽放路線

采空區(qū)→8寸抽放管→抽放泵→8寸排放管→51412^-1小風(fēng)門→12^#層414^-2盤區(qū)回風(fēng)巷→503回風(fēng)大巷→西四風(fēng)井→地面

6、瓦斯抽放管徑的選擇

抽放主管和支管選用塑鋼管，部分配件三通、閥門等為鋼制材料。

7、瓦斯抽放泵型號(hào)及其技術(shù)參數(shù)

瓦斯抽放泵型號(hào)為：ZWY60/90

最大抽氣量：60m³/min

極限真空度：-81KPa

耗水量：150L/min

電機(jī)功率：90KW

供電電壓：380/660V

8、瓦斯管路及監(jiān)測(cè)儀表的安裝

管路用法蘭盤加膠墊聯(lián)結(jié)，吊掛在12#層414-1軌道巷、51412-1連通巷右側(cè)。排放管路通過彎頭連接，引入414-2回風(fēng)巷。

9、供水系統(tǒng)

瓦斯抽放供水采用西三靜壓水池，經(jīng)凈化過濾后，經(jīng)過985大巷，到達(dá)12^#414盤區(qū)，為瓦斯抽放泵服務(wù)。

10、排水系統(tǒng)

瓦斯抽放泵用水排至12^#層414盤區(qū)51412^-1巷口的鉆孔到915大巷水溝進(jìn)入集中水槽。

11、供電系統(tǒng)

由12^#層414盤區(qū)變電所630KVA移變提供電源，移變二次側(cè)電纜出口處加裝一臺(tái)饋電開關(guān)，作為電纜干線的過流保護(hù)，進(jìn)入瓦斯抽放泵，其后加臺(tái)照明綜保，作為瓦斯抽放泵站的照明電源。

四、采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵抽放鄰近層上覆采空區(qū)瓦斯治理81414工作面瓦斯異常涌出的效果

 永定莊煤業(yè)公司于7月3日采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵，對(duì)12^＃層81412^-1采空區(qū)進(jìn)行抽放，主要處理14^＃層81414工作面瓦斯問題。14^#層414盤區(qū)81414工作面曾經(jīng)上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，絕對(duì)瓦斯涌出量22.4 m³/min。14^#層414盤區(qū)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%，絕對(duì)瓦斯涌出量為44.205m³/min，后經(jīng)采取井下臨時(shí)移動(dòng)抽放泵抽放瓦斯措施（即采用采空區(qū)抽放法，抽放回采工作面上覆鄰近12^#層414盤區(qū)81412^-1采空區(qū)瓦斯），7月18日該工作面上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.5%,回風(fēng)流瓦斯?jié)舛染档?.4%，并于當(dāng)日恢復(fù)生產(chǎn)。至2006年底，抽放瓦斯量54.91萬m³，盤區(qū)瓦斯抽放率達(dá)30.1%。不僅保證了81414工作面剩余760米的順利開采，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值約5088.964萬元，同時(shí)還保證了14^#層414盤區(qū)其它工作面的順利回采。至此，14^#層414盤區(qū)其它工作面也采用上層采空區(qū)瓦斯抽放的方法解決本工作面上隅角瓦斯超限問題，并起到很好的效果。

綜上所述，使井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵抽放鄰近層上覆采空區(qū)瓦斯治理回采工作面瓦斯異常涌出的方案，構(gòu)筑相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)施較少，抽放瓦斯系統(tǒng)科學(xué)安全合理簡(jiǎn)單，治理工作面上隅角瓦斯效率高，安全性好等眾多優(yōu)點(diǎn)。在高瓦斯礦井、按高瓦斯礦井管理和低瓦斯礦井高瓦斯區(qū)域可推廣使用。

附：1、瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖

2、全國(guó)煤炭工業(yè)一線優(yōu)秀青年科技工作者推薦表

3、個(gè)人簡(jiǎn)介               

  2008年5月29日

 

 

附件1：

全國(guó)煤炭工業(yè)一線優(yōu)秀青年科技工作者推薦表

單  位	同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司		職務(wù)	技術(shù)主管		企業(yè)性質(zhì)		國(guó)有重點(diǎn)
姓  名	張  杰	出生年月	1975．3		民  族		漢
政治面貌	黨  員	文化程度	大專		參加工作時(shí)間		1995．1
任現(xiàn)職時(shí)間		2002．6	聯(lián)系電話		13834129441
曾獲科技榮譽(yù)和獎(jiǎng)勵(lì)，發(fā)表過的論文		1、消除大巷角聯(lián)微風(fēng)區(qū)（獲同煤集團(tuán)技術(shù)革新貳等獎(jiǎng)） 2、與小窯貫通消除安全隱患（獲同煤集團(tuán)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)） 3、永定莊西二主扇安全停運(yùn)轉(zhuǎn)（獲同煤集團(tuán)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)） 4、 5、
集團(tuán)公司（地方煤礦、科研院所）		（公  章） 年  月  日
省煤炭學(xué)會(huì) 意  見		（公  章） 年  月  日
組委會(huì)意見		（公  章） 年  月  日

注：企業(yè)性質(zhì)填寫國(guó)有重點(diǎn)或地方國(guó)有；左上角貼二寸標(biāo)準(zhǔn)照一張。（表格復(fù)印有效）

經(jīng)辦人姓名           工作單位                       郵編

聯(lián)系電話              地址            

個(gè) 人 簡(jiǎn) 介

張  杰  男   1975年3月28日出生  黨員  祖籍山西省應(yīng)縣  大專文化  助理工程師  1995年1月參加工作  1995年9月～1998年7月大同礦務(wù)局職工大學(xué)通信工程專業(yè)學(xué)習(xí)  2001年1月調(diào)至大同煤礦集團(tuán)公司永定莊煤業(yè)公司通風(fēng)區(qū)工作  歷任技術(shù)員、技術(shù)主管先后榮獲2003年度文明員工、優(yōu)秀青工  2004年度和2007年度集團(tuán)公司“一通三防”先進(jìn)工作者  2002年----2007年連續(xù)六年被評(píng)為出席永煤公司先進(jìn)工作者  四項(xiàng)科技成果獲得同煤集團(tuán)科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)。

 

附件下載