摘 要 介紹了陽泉礦區(qū)在高瓦斯易燃煤層采用綜放 開采工藝條件下,利用“U+I”型通風方式,配合頂板走向高抽巷抽放上鄰近 層瓦斯綜合治理的技術,使工作面實現年產200萬t的生產能力的試驗情況以及瓦斯治理效 果。 關鍵詞 高瓦斯易燃煤層 瓦斯抽放 瓦斯治理 陽泉礦區(qū) 陽泉是全國聞名的高瓦斯礦區(qū),陽煤集團6個礦均為高瓦斯礦,其中兩個礦為煤 與瓦斯突出礦井,綜放工作面瓦斯絕對涌出量一般16.26~65.16 m3/min,煤層 存在 自然發(fā)火危險,若不能采取有效的治理瓦斯、防治自然發(fā)火的技術措施,稍有疏忽就會釀成 大患。受此制約,陽煤集團90年代綜放面產量一直徘徊在100萬t,最好的也僅產150萬t 。因此,要想進一步發(fā)揮綜放工作面高產高效的作用,就必須在瓦斯治理方面取得新的突破 ,并且還必須在治理瓦斯的同時解決煤層自然發(fā)火的問題。為此,2000年陽煤集團以綜放面年產200萬t為起點,對瓦斯治理技術進行攻關研究,決定在 一礦81002工作面采用以“U+I”型通風方式,配合頂板走向高抽巷抽放上鄰近層瓦斯的綜合治理技術。 1 試驗工作面概況 81002工作面走向長1319m,傾斜長180m,煤層賦存穩(wěn)定,結構簡單,平均煤厚7.09m,預 計瓦斯涌出量40 m3/min以上,煤層有自然發(fā)火傾向。工作面采用ZFSB4200-1.7/2.8型 低 位放頂煤支架,AM-500采煤機,前后工作面刮板輸送機為SGZ-764/500和SGZ-764/630型,割煤 高度2.5m,采用兩采一放,截深0.6m,一次循環(huán)1.2m,四六制作業(yè)。 2 工作面布置方式 2.1 通風方式 81002工作面采用“U+I”型通風方式,一進兩回布置,進回風巷沿煤層底板布置,采用鐵棚 支護,斷面為9m2;內錯尾巷水平距回風巷10m,沿15號煤層頂板布置,采用錨桿支護,巷道 斷面8m2,用于解決工作面回風落山角瓦斯問題?! ?.2 抽放方式 工作面抽放方式采用頂板走向高抽巷抽放上鄰近層瓦斯。多年來對綜放工作面頂板巖石 活動規(guī)律的研究表明,工作面開采過后,采空區(qū)內的頂板巖石破壞過程可分為“三帶”,即 冒落帶、卸壓帶和彎曲下沉帶。抽放通道的布置層位應處于卸壓帶范圍內,卸壓帶范圍內的 頂板巖石活動是一個循環(huán)動態(tài)過程,從瓦斯涌出規(guī)律和抽放效果來看,這一過程分為三個階 段,稱為頂板卸壓開始期、卸壓活躍期和卸壓衰退期?! №敯逍秹洪_始期為工作面頂板開始活動直到直接頂垮落、老頂開始離層這一階段。范圍為工 作面前方5m至采空區(qū)后25m,這一階段的冒落高度為頂板以上12.5~18m?! №敯逍秹夯钴S期為老頂離層加劇開始冒落到逐漸被壓實這一階段。范圍為工作面采空區(qū)25~ 129m,這一階段的冒落高度為頂板以上27.5~40.5m。 頂板卸壓衰退期為冒落巖石逐漸被壓實到采空區(qū)壓實區(qū)這一階段。范圍為工作面采空區(qū)129m 以后,這一階段的冒落高度為頂板以上40.5 ~ 68.3m。實際上此范圍破碎頂板由于逐漸壓 實,頂板冒落帶與裂隙帶已無明顯分界,冒落巖石呈有序排列并不破壞。 以上分析表明,理想的抽放段為頂板卸壓活躍期,抽放通道布置層位為工作面頂板40.5m 以上。如圖1所示。2.3 走向高抽巷布置參數走向高抽巷布置參數選擇,除了應考慮布置在冒落帶以上以外,還應考慮布置在鄰近層密集 區(qū),以便有效地抽放鄰近層的瓦斯。因此,走向高抽巷布置層位確定為自工作面頂板以上43 .8m處的12號煤層中。該層位為上鄰近層9、10、11、12、13號煤和K2、K3灰?guī)r密集儲集瓦斯 層段。走向高抽巷距回風巷水平距離40m,走向高抽巷終端距切巷5m,走向高抽巷斷面5m3 。其布置方式如圖2所示。 圖1 影響瓦斯抽放的頂板巖石卸壓三個階段示意圖 (略) 圖2 81002工作面巷道布置平面、剖面圖(略) 3 走向高抽巷抽放瓦斯效果分析 3.1 工作面開采期間瓦斯涌出情況 81002工作面初采推進到10m以前,由于直接頂尚未斷裂,頂板未卸壓,工作面的瓦斯主要來 源于本煤層割煤和放煤過程中,其絕對瓦斯涌出量3.75 m3/min。隨著工作面的逐漸推進 , 直接頂逐漸冒落,頂板開始卸壓,工作面推進到17m時,瓦斯涌出量增大到14.34m3/min, 工 作面瓦斯出現第一次高峰,大量瓦斯通過內錯尾巷排出。當工作面推進到24~34m時,直接 頂垮落,老頂開始活動,高抽巷開始抽出瓦斯,抽出量達到14.66~31.8 m3/min,工作面 瓦 斯涌出量增大到43.42 m3/min,出現第二次高峰,當工作面推進34m以后,老頂開始垮 落 ,高抽巷大量抽出瓦斯,工作面風排瓦斯量穩(wěn)定在10 m3/min左右。見圖3和表1所示。 圖3 工作面初采頂板卸壓高度、推進度與瓦斯涌出關系圖(略) 圖4 81002工作面抽放量、抽放濃度與推進度的對比圖(略) 3.2 瓦斯抽放率分析 81002工作面開采至24m后,高抽巷開始抽出瓦斯,抽出量14.66m3/min,工作面開采至34m 時 ,走向高抽巷抽放瓦斯量達到31.8 m3/min。在工作面整個開采期間,高抽巷抽放濃度為2 7.6%