龍山煤礦特厚煤層綜放開(kāi)采工作面瓦斯涌出規(guī)律研究

龍山煤礦特厚煤層綜放開(kāi)采工作面瓦斯涌出規(guī)律研究

1工作面高效智能化回采工藝23041和23042個(gè)回采面位于龍山腳下23號(hào)采區(qū)的西翼。本段上部為220m大井保護(hù)山體，下部為未勘探的23061個(gè)回采斷面。西部為23個(gè)礦區(qū)的邊界，東部為礦區(qū)的特殊回風(fēng)保護(hù)山體。工作面走向長(zhǎng)450m,傾斜寬120m左右,煤層厚度為6m,傾角4°,賦存較穩(wěn)定。工作面位于龍山向斜軸部,頂板極其破碎。直接頂為泥巖,厚度為2m;老頂為砂巖,厚度為8m。在23041工作面上、下順槽施工過(guò)程中,絕對(duì)瓦斯涌出量最高達(dá)到6m3/min,工作面回采過(guò)程中,絕對(duì)瓦斯涌出量最高達(dá)到15m3/min。由于受瓦斯超限的制約,巷道月單進(jìn)及回采工作面月產(chǎn)量都比較低,一般情況下巷道月單進(jìn)只有30m左右,而回采工作面月產(chǎn)量只有0.8萬(wàn)t。23042采面為23041采面的下分層采煤工作面,采用內(nèi)錯(cuò)式布置,即23042工作面上下順槽及切眼較23041工作面上下順槽和切眼內(nèi)錯(cuò)5～8m,巷道沿人工假頂施工(見(jiàn)圖1)。23042上、下順槽掘進(jìn)工作面均采用壓入式通風(fēng)方式。上順槽設(shè)兩臺(tái)28kW局部通風(fēng)機(jī),安裝在一車場(chǎng)兩道風(fēng)門(mén)外的軌道上山進(jìn)風(fēng)流中,下順槽的兩臺(tái)28kW局部通風(fēng)機(jī)安裝在二車場(chǎng)兩道風(fēng)門(mén)以外的軌道上山進(jìn)風(fēng)流中。兩工作面的回風(fēng)直接進(jìn)入專用回風(fēng)下山。兩掘進(jìn)工作面局部通風(fēng)機(jī)吸入風(fēng)量均為560m3/min。2工作面瓦斯含量23042工作面上、下順槽于2000年9月份開(kāi)始施工,兩掘進(jìn)工作面分別于首分層停采線以外15m處開(kāi)始施工,在自開(kāi)口位置至停采線30m的范圍內(nèi),兩掘進(jìn)工作面在各為1臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng),風(fēng)量為270m3/min,正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下巷道瓦斯?jié)舛染鶠?.2%～0.3%,絕對(duì)瓦斯涌出量為0.75m3/min左右,符合龍山煤礦二分層掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出規(guī)律。隨著兩掘進(jìn)工作面向前施工,其回風(fēng)瓦斯?jié)舛戎饾u增大。當(dāng)上、下順槽施工至100m左右時(shí),在單風(fēng)機(jī)供風(fēng)(風(fēng)量270m3/min)的情況下,兩掘進(jìn)工作面的瓦斯?jié)舛染^(guò)1.0%,絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到2.7m3/min以上,較施工初期有顯著增大。為解決兩掘進(jìn)工作面的瓦斯問(wèn)題,兩掘進(jìn)工作面不得不改為兩臺(tái)28kW局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng),供風(fēng)量500m3/min,兩工作面瓦斯?jié)舛冉禐?.5%～0.6%。但是,當(dāng)兩工作面施工至150m左右時(shí),在雙風(fēng)機(jī)供風(fēng)的情況下瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.9%,經(jīng)常超過(guò)1%,并且還出現(xiàn)了兩次比較嚴(yán)重的瓦斯超限事故。據(jù)2000年11月20日～30日兩掘進(jìn)工作面的瓦斯資料統(tǒng)計(jì),工作面絕對(duì)涌出量最小為3.36m3/min,最大為16.8m3/min,平均為6.54m3/min。瓦斯超限十分嚴(yán)重,采用通風(fēng)方式已無(wú)法解決掘進(jìn)工作面的瓦斯問(wèn)題,迫使掘進(jìn)工作停止。3內(nèi)瓦斯下限問(wèn)題通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察得到結(jié)論,造成兩工作面瓦斯超限的根本原因是儲(chǔ)存在首分層采空區(qū)中的大量高濃度瓦斯,在二分層工作面上下順槽掘進(jìn)時(shí),這部分瓦斯從已施工的巷道頂板裂隙涌向巷道內(nèi),當(dāng)巷道冒頂時(shí)掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量更大。這樣處理兩條巷道內(nèi)瓦斯超限的重點(diǎn)就是處理首分層開(kāi)采的采空區(qū)瓦斯。我們先后采取了在已施工的巷道內(nèi)凡是涌出瓦斯的地方都釘風(fēng)筒布、糊黃泥等多種措施,但是效果均不明顯。這樣就必須找到處理采空區(qū)高濃度瓦斯的新方法。通過(guò)更進(jìn)一步觀察,發(fā)現(xiàn)23042工作面上、下順槽瓦斯有“聯(lián)系”,當(dāng)下順槽兩臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),上順槽一臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),上順槽瓦斯?jié)舛燃眲≡黾?而下順槽瓦斯?jié)舛确炊档?反過(guò)來(lái)也有類似的變化規(guī)律。分析認(rèn)為造成上述變化規(guī)律的原因是上、下順槽內(nèi)的風(fēng)壓不平衡,當(dāng)上、下順槽風(fēng)壓平衡時(shí),采空區(qū)瓦斯呈平衡狀態(tài),而這種平衡狀態(tài)只是理論上的,實(shí)際工作中很難保持平衡。一旦風(fēng)壓不平衡,這些高濃度瓦斯必然要從風(fēng)壓高的一側(cè)涌入風(fēng)壓低的一側(cè),從而造成風(fēng)壓低的一側(cè)瓦斯?jié)舛瘸?絕對(duì)瓦斯涌出量明顯增大。4采空區(qū)瓦斯處理根據(jù)上述考察得出的上、下順槽瓦斯?jié)舛茸兓摹奥?lián)系”規(guī)律,處理采空區(qū)高濃度瓦斯的方法就是通過(guò)調(diào)節(jié)下順槽回風(fēng)量,人為地增加上、下順槽通風(fēng)風(fēng)壓,增大工作面漏風(fēng),使采空區(qū)高濃度瓦斯由上順槽排出。具體做法為:(1)保持一、二車場(chǎng)兩道正反向風(fēng)門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。(2)一、二車場(chǎng)及采區(qū)專用回風(fēng)下山、23042工作面上、下順槽全部停電、撤人,一、二車場(chǎng)內(nèi)除礦山救護(hù)隊(duì)員外,其余人員一律不準(zhǔn)入內(nèi)。(3)保持上、下順槽正常通風(fēng)。(4)在專用回風(fēng)下山下順槽回風(fēng)口向上30m處修一道臨時(shí)帶調(diào)節(jié)風(fēng)窗的風(fēng)門(mén),風(fēng)門(mén)向下方開(kāi)啟,通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)窗的調(diào)節(jié),使上順槽中瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)2.5%。處理結(jié)果為:完全關(guān)閉臨時(shí)風(fēng)門(mén)10min后上順槽中的瓦斯?jié)舛壬仙?%,回風(fēng)量為610m3/min;下順槽回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛扔稍瓉?lái)的0.8%降至0.5%。通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)窗,使上順槽回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛仁冀K不超過(guò)2.5%,最大不超過(guò)3%,連續(xù)進(jìn)行2d后,上順槽中瓦斯?jié)舛冉抵?.5%。用上述方法處理一次后,兩掘進(jìn)工作面可以正常向前施工50m,50m后瓦斯?jié)舛扔珠_(kāi)始超限,絕對(duì)瓦斯涌出量明顯增大,需要重新進(jìn)行瓦斯處理。因此,兩掘進(jìn)工作面每向前施工50m需要處理一次采空區(qū)瓦斯,每次處理2d。每次處理的瓦斯排放量(Q)為:Q=2×24×60×610×2.5%=43920m3下順槽自150m處至400m處,共處理采空區(qū)瓦斯5次,共處理采空區(qū)高濃度瓦斯量為:∑Q=5×43920=219600m3使用上述方法處理后,當(dāng)上、下順槽單風(fēng)機(jī)供風(fēng)情況下瓦斯?jié)舛葍H為0.4%～0.5%,絕對(duì)瓦斯涌出量1.1m3/m