煤矿综采工作面上隅角瓦斯治理

李磊

摘  要： 河南省洛阳市义安矿业11040工作面沿煤层走向布置，11040采煤工作面平均5.3m，平均煤层倾角3°，采用放顶煤走向长壁后退式综合机械 化采煤方法，全部垮落法管理顶板。工作面共布置3条底抽巷进行水力冲孔抽放瓦斯效果不佳，在工作面回采期间上隅角瓦斯0.5%-2.5%，回采期间对上 隅角瓦斯进行治理。

关键词： 上隅角;瓦斯治理;综采工作面;放顶煤

洛阳义安矿业为新建矿井，为在保证回采安全，采取多种方法对上隅 角瓦斯进行治理，为类似上隅角瓦斯较大的工作面提供参考。

1 工程概况

1.1  工作面概况

11040工作面位于地表标高+266 ～ +401m ，工作面标高-200.58 ～ - 245.8m，平均埋深565m。走向长为1131m。洛阳义安矿业煤体破坏类型主 要为Ⅲ类和Ⅳ类，局部达到Ⅴ类。煤层煤体坚固性系数f值在0.11 ～ 0.27之 间，瓦斯放散初速度ΔP数值值域在9.5 ～ 31之间。 11040工作面瓦斯绝对 涌出量0.45 ～ 2.72m³/min 。11040工作面原始瓦斯含量2.94 ～ 10.63m³/t;残 余瓦斯含量为2.38 ～ 4.50m³/t;残余瓦斯压力0.05 ～ 0.37MPa。

1.2  工艺流程

11040采煤工作面煤层厚度0.7m ～ 13.3m ，平均5.3m ，平均煤层倾角 3°，煤层赋存较稳定。采用放顶煤走向长壁后退式综合机械化采煤方法， 全部垮落法管理顶板。

1.3  回采参数

（1 ）采煤机采高2 ～ 3.6m，滚筒截深为0.63m，牵引速度0 ～ 8.4 ～ 14.2m/ min，牵引方式为交流变频调速、电机驱动齿轮销轨式无链牵引，支架的支 撑范围为1.8 ～ 2.8m;确定工作面循环进尺为0.5m，采高控制在2.5m;平均 放煤厚2.8m，确定平均采放比为1 ：1.12，符合规定。日循环进尺控制在4 刀，即2m。

（2 ）落煤：采用采煤机螺旋滚筒截割煤，截深按0.5m。

（ 3 ）装煤： 采煤机螺旋滚筒配合SGZ764/630 刮板输送机铲煤板装 煤。运煤到下巷1部SZZ764/250型桥式转载机和1部DSJ100/80/2 ×160型可 伸缩胶带输送机运出。

2 上隅角瓦斯现状

工作面共布置3条底抽巷进行水力冲孔抽放瓦斯效果不佳，在工作面 回采、放顶煤期间上隅角瓦斯0.5%-2.5%，

3 上隅角瓦斯治理方案

3.1  地面瓦斯抽放泵站

地面瓦斯抽采泵站安装有2台2BEP-62型抽放泵和一台2BEP-82型抽放泵 作为高负压抽放， 2BEP-62型抽放泵额定流量350m³/min ，2BEP-82型抽放泵 额定流量600m³/min，地面抽采泵站装机能力达到了1300m³/min。日常运 行为2BEP-82型抽放泵和两台2BEP-62型抽放泵交替运行。

3.2  井下瓦斯抽放泵站

目前义安矿共安装有二个井下瓦斯抽放泵站，分别为：井下东翼抽 放泵站安装两台2BEC50型水环式真空泵，一用一备，额定抽放流量200m³/ min;井下西翼抽放泵站安装两台 2BEP-52型水环式真空泵，额定抽放流 量为200m³/min，一用一备。井下东翼和西翼抽放泵站主要对回采工作面 卸压区域抽放钻孔、上隅角插管、沿空留巷段插管、孔口防喷装置实施 抽放。东翼和西翼回风大巷安装Ф500mm主抽放管，工作面顺槽内安装 φ315mm+φ250mm抽放管，回风隅角抽放安装φ315mm+φ250mm抽放管。

3.3  移动抽放泵站

在11040上巷底抽巷口安装一个2BEP-52型水环式真空泵，额定抽放 流量为200m³/min。主要负责对11040工作面上隅角及工作面切眼1-80架段 的浅孔瓦斯进行抽采。 11040工作面每个区域防突钻孔均装设有单孔阀门 和测量嘴，可以测定单孔负压及浓度，主管路φ250mm+φ315mm抽放管每 20m安装一个三通，并通过三通安装一组集气箱，集气箱上安装φ108mm 孔板流量计，将连接抽放钻孔的抽放支管路（ φ50mm软管和φ108mm钢管）连接至集气箱上。工作面主管路装设有测定巷道主管路负压、压差、 浓度的孔板流量计。

3.4  工作面瓦斯综合治理措施

为确保工作面安全生产，减少回采时采空区瓦斯涌入回采工作面， 同时在工作面生产过程中，若出现回风隅角瓦斯浓度偏大、工作面地质 构造的情况时，采取回风隅角采空区插管抽放、上巷压架段埋管抽放、 高位钻孔抽放、工作面施工浅孔瓦斯抽放钻孔等瓦斯综合治理措施。具 体内容如下。

3.4.1  工作面回风隅角采空区插管抽放

在工作面回风隅角采用采空区插管抽采，抽采管采用φ315mm抽放管 变径为φ219mm抽放管，对工作面回风隅角瓦斯进行抽采。抽放管距顶不 得超过300mm，抽放管位于采空区冒落三角区，保证插管到采空区内的長 度为4m。每向前推进2m时，采用回柱绞车对插管向外拉出2米后，确保回 风隅角采空区内始终预留2m管路抽采。

3.4.2  高位钻孔抽放

在11040工作面上巷切眼口外高位钻场内向切眼方向施工高位抽采钻 孔，钻孔孔径为Φ96mm。或者在上巷巷道内直接施工高位钻孔抽采采空 区瓦斯，钻孔轨迹位于煤层顶板15-25m处，钻孔控制上巷内侧42m，钻孔 轨迹平面间距4-6m。

3.4.3  工作面浅孔抽放

每天八点班在11040工作面切眼内煤壁施工浅孔瓦斯抽放钻孔，钻孔 施工角度及间排距严格按照防突科下发的浅孔施工通知单执行。浅孔瓦斯 抽放钻孔施工完成后，及时封孔，并与切眼架间抽放系统相连，持续抽放 工作面瓦斯。综采二队每班对工作面上下巷超前支护段及工作面切眼内 抽 放管路进行巡查，及时排出积水、处理漏气，保证抽放系统完好。

3.4.4  上隅角安装集气箱抽放瓦斯

因上隅角回采后顶板跨落，抽放瓦斯空间有限，制作集气箱2.2m长 *1.6m高*0.8m，集气箱上开口 7个法兰盘，安装在上隅角处，集气箱周围 空间使用煤袋垛实，并使用黄泥摸平煤墙缝隙，煤袋墙垛至过渡架架后， 连接108弹簧管进行抽放瓦斯。

3.4.5  放顶煤

上隅角瓦斯大部分由架后未完全放净的顶煤释放，要求每班必须将顶 煤放净，顶煤回收率达到85%以上。

4 上隅角瓦斯治理效果

通过上述瓦斯治理方案后，现回采放顶煤期间，瓦斯浓度降低至 0.2%-0.4%。为类似上隅角瓦斯较大的工作面提供参考。

结语： 近年来，有关煤矿开采的安全事故频频发生，大多都是采煤工 作面上隅角的瓦斯聚集引发的，所以在采煤工作面上隅角的瓦斯处理方面 还有许多工作要做。要综合分析上隅角瓦斯聚集的原因，根据实际情况， 采取适当的降低上隅角瓦斯浓度的处理措施，有效控制上隅角瓦斯的浓 度，保证煤矿开采的安全性。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程专家解读.徐州. 中国矿业大学 出版社，2007.

[2] 于不凡. 煤矿矿瓦斯灾害防治及利用技术手册. 北京： 煤矿工业出版 社，2005.

[3]李定启.煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理现状评价方法及应用[D].中国矿业大 学，2011.

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