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温庄煤业 15100综采工作面瓦斯涌出规律及治理技术
2019-05-20
为探究综采工作面瓦斯来源及其涌出规律,以温庄煤业 15# 煤层 15100工作面为例, 对该工作面开采出现瓦斯频繁超限的现象进行了探测分析。结果表明:该工作面瓦斯涌出总量达 到 7.6872m3/min,且 50#~105# 支架内瓦斯涌出量最大,有必要进行重点进行治理。在此基础上, 进一步讨论了瓦斯超限治理措施,对于类似矿山瓦斯超限治理有一定的参考价值。
Serial No. 600 April. 2019 现ꢀ 代ꢀ 矿ꢀ 业 MODERN MINING 总第 600期 2019 年 4 月第 4 期 温庄煤业 15100 综采工作面瓦斯涌出规律及治理技术 孙鹏飞 山西潞安温庄煤业有限责任公司) ( # ꢀ 摘ꢀ 要ꢀ 为探究综采工作面瓦斯来源及其涌出规律,以温庄煤业 15 煤层 15100 工作面为例, ꢀ 对该工作面开采出现瓦斯频繁超限的现象进行了探测分析。 结果表明:该工作面瓦斯涌出总量达 3 # # 到 7. 687 2 m / min,且 50 ~ 105 支架内瓦斯涌出量最大,有必要进行重点进行治理。 在此基础上, 进一步讨论了瓦斯超限治理措施,对于类似矿山瓦斯超限治理有一定的参考价值。 关键词ꢀ 瓦斯涌出ꢀ 瓦斯超限ꢀ 治理技术 DOI:10. 3969 / j. issn. 1674-6082. 2019. 04. 071 ꢀ ꢀ 近年来,随着煤矿开采深度日益增加,煤矿安全 ìQin + Q1 - Qout = 0 事故特别是瓦斯事故频繁发生,加强开采工作面瓦 íqgoaf = Q1 ·c1 , [ 1] 斯治理,可为矿井安全生产提供重要保障 。 温庄 îqface = Qout ·cout - Qin ·cin - qgoat # 煤业 15 煤层 15100 综采工作面属于高强度开采工 3 式中,qgoaf 为自采空区涌入本单元的瓦斯量,m / 3 作面,平均日采量约为 6 243. 3 t。 本研究通过分析 该工作面瓦斯涌出规律,为该矿工作面瓦斯治理提 供参考。 min;Q1 为由采空区流入本单元的漏风量,m / min; cout 、Qin 分别为流出、流入本单元风流中的瓦斯浓 度,% ;c1 为支架尾部漏风流内的瓦斯浓度,% 。 2ꢀ 工作面瓦斯涌出规律 1 ꢀ 工作面瓦斯涌出探测分析 # 2 . 1ꢀ 沿工作面倾向瓦斯浓度 温庄 煤 业 15 煤 层 15100 工 作 面 瓦 斯 超 限 沿工作面倾向方向的瓦斯浓度分布特征如图 2 ( 0. 8% )出现频率较高,直接影响煤矿安全生产。 所示。 由图 2 可知:工作面瓦斯浓度自进风一侧到 根据 15100 工作面长度(228 m),本研究将其划分 为 13 个单位进行瓦斯浓度探测,分别检测每一个断 面的瓦斯浓度(C1 、C2 、C3 、C4 )及其进出单元断面的 进出风量(Qin 、Qout )。 # # 回风侧不断增大,40 ~ 105 支架位置风流瓦斯浓度 缓慢增大,说明该范围内具有较大的瓦斯涌出源; # 05 支架到回风上隅角范围内的瓦斯浓度有一定程 1 度降低,说明采空区域朝向工作面漏风对瓦斯有一 定的稀释作用,实测证实,上隅角瓦斯浓度一直较低 ( 0. 13% ~ 0. 16% )。 图 1ꢀ 15100 工作面各测点布置情况 # # # —煤壁瓦斯测点;2 —风流瓦斯测点;3 —支架尾部瓦斯测点; 1 # 4 —底板瓦斯测点;L1 —煤层至挡板之间的距离;H—煤层厚度; L2 —挡板至支架尾部的距离 依据瓦斯、风量平衡方程可以求解每一个单元 图 2ꢀ 15100 工作面倾向方向瓦斯浓度分布特征 内采空区域漏风量及其瓦斯涌出量、煤壁及其采落 煤炭瓦斯的涌出量。 该方程为 ■ ● ▲ —采煤班一次; —采煤班二次; —检修班二次平均 2 . 2ꢀ 支架尾部及其底板瓦斯浓度 支架尾部瓦斯浓度沿着工作面倾向方向的分布 ꢀ ꢀ 孙鹏飞(1971—) ,男,工程师,046000 山西省长治市。 特征如图 3 所示。 由图 3 可知:采空区的瓦斯涌出 2 36 ꢀ ꢀ 孙鹏飞:温庄煤业 15100 综采工作面瓦斯涌出规律及治理技术ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2019 年 4 月第 4 期 浓度及靠近底板位置的瓦斯浓度均较低。 由于温庄 直径越大,不利于开展钻孔施工工作。 此外,由于开 采工作面浅孔动压抽放钻孔必须穿越工作面前方的 卸压区域,以此进入塑性极限应力区,因此,钻孔直 径不可大于 100 mm,可将钻孔直径设置为 75 ~ 100 # 煤业 15 煤层 15100 工作面沿着煤层顶底板开采,采 空区遗留煤量较少,瓦斯释放量较低,该工作面未出 现上下临近层瓦斯涌出或邻近层瓦斯涌出基本可以 忽略。 [ 3-5] 。 mm ( 2)建立瓦斯治理责任体制,明确矿长的主要 职责,负责瓦斯治理、防突工作,保障瓦斯治理、防突 工作所需要的人力、财力、物力以及其他工作的条 件;矿井总工程师负责瓦斯治理、防突工作技术管 理,其他人员对应于分管业务范围内的瓦斯治理、防 突工作职责;矿井需设立通风管理部、生产技术管理 部、机电管理部、安全管理部、调度室等部门,并对各 [ 6] 。 个管理室配备足够的管理人员和技术人员 # 图 3ꢀ 3 点支架尾部瓦斯浓度沿 15100 工作面的分布特征 ( 3)强化瓦斯地质信息分析管理,每周召开瓦 ■ ● ▲ —采煤班一次; —采煤班二次; —检修班二次平均 斯地质研讨分析会议,由矿井总工程师牵头,相关部 门工程师以及相关采掘人员参加,对挖掘现场的实 际工作以及出现的问题进行研究,并制定对应的措 施;制定完善的抽采钻孔管理制度,经相关管理人员 审核后交由施工队进行施工;建立采掘工作面瓦斯 预警管理制度,对相关的异常情况进行分析后启动 相应的预警状态,根据预警状态采取相应的处理措 2 . 3ꢀ 煤壁瓦斯浓度分布 # 根据 1 点数据,煤壁瓦斯浓度沿着工作面倾向 的分布特征如图 4 所示。 由图 4 可知:15100 工作 面煤壁瓦斯浓度自进风侧到回风侧范围内出现了 2 # # # # 个明显峰值,依次为 45 ~ 75 、85 ~ 110 支架之间 的 1 号、2 号峰值,其中,2 号峰值存在较大的强度。 说明煤壁瓦斯涌出强度在工作面倾向方向包含 2 个 较强的涌出源。 [ 7-8] 。 施 4ꢀ 结ꢀ 语 # 以温庄煤业 15 煤层 15100 工作面为研究对象, # 详细分析了该工作面的瓦斯涌出规律,认为 50 ~ # 05 支架内瓦斯涌出量最大,可采用浅孔快速、强化 1 抽采卸压技术进行重点治理。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 杨宏民,于士芹,梁龙辉,等. 低瓦斯煤层高强度开采矿井瓦斯 涌出特征及分源治理[ J]. 中国安全生产科学技术,2018,14 ( 5):109-115. 图 4ꢀ 煤壁瓦斯浓度沿着 15100 工作面倾向的分布特征 [ [ [ 2]ꢀ 陈建强. 开采急倾斜特厚煤层瓦斯涌出影响因素分析[J]. 矿 业安全与环保,2015,42(5):92-95. ■ ● ▲ —采煤班一次; —采煤班二次; —检修班二次平均 2 . 4ꢀ 煤壁及其落煤瓦斯涌出 # 根据测试结果可知,15 煤层 15100 工作面煤壁 3]ꢀ 赵ꢀ 帅,付茂政,代华明,等. 高强度综采工作面瓦斯分布规律 及涌出量分析[J]. 煤矿安全,2013,44(6):153-155. 4]ꢀ 张志刚,张ꢀ 锋,师为战,等. 坚硬顶板综放开采周期来压期间 瓦斯涌出规律及治理[J]. 矿业安全与环保,2017,44(4):43- 及其落煤瓦斯释放成为瓦斯涌出的主要来源;采煤 期间,煤壁及其割落煤瓦斯涌出量较大位置处于 46. # # 0 ~ 105 支架范围内。 因此,煤壁及落煤瓦斯涌出 # # 5 [ 5]ꢀ 董崇泽. 高瓦斯矿井两层煤同时开采瓦斯抽采方案设计[J]. 煤炭工程,2016,48(12):13-16. 治理重点为 50 ~ 150 支架部位。 3 ꢀ 工作面瓦斯涌出治理技术 针对该矿 15 煤层 15100 工作面瓦斯涌出规律, [6]ꢀ 王ꢀ 振. 五虎山煤矿瓦斯赋存规律及分源治理技术[J]. 矿业 安全与环保,2017,44(4):57-59. # [ 7]ꢀ 李ꢀ 双,邢顶门,梁ꢀ 雷,等. 陈四楼矿掘进巷道瓦斯异常现象 治理研究[J]. 煤炭技术,2015,34(1):231-233. 可采用浅孔快速、强化抽采卸压瓦斯技术,重点治理 # # [2] 。 5 0 ~ 105 支架范围内的瓦斯 [ 8]ꢀ 赵ꢀ 晶,皮希宇,王栓林,等. 高瓦斯薄煤层采煤工作面高位钻 孔瓦斯抽采技术[J]. 煤炭科学技术,2015,43(11):78-82. ( 1)合理设置钻孔及其抽放参数。 通常情况 下,钻孔深度要求进入工作面前方的塑性极限应力 区,增大钻孔直径可有效提升钻孔抽放量,但是钻孔 ( 收稿日期 2018-12-28ꢀ 责任编辑ꢀ 王小兵) 2 37
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