專利名稱：一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著放頂煤開采技術(shù)和裝備水平的提升，綜放工作面煤炭產(chǎn)量逐年提高。綜放工作面落煤強(qiáng)度增大，瞬間瓦斯涌出量成倍增長(zhǎng)，特別是特厚煤層大采高綜放工作面開采時(shí)，由于煤層一次采出厚度大，與普通綜放面相比，工作面采動(dòng)影響范圍擴(kuò)大、原有的瓦斯空間分布發(fā)生較大的變化，瓦斯涌出極不均衡，導(dǎo)致工作面回風(fēng)瓦斯和上隅角瓦斯超限，如果采用的治理技術(shù)不當(dāng)，極易發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成重大人員傷亡。因此，瓦斯超限問題嚴(yán)重地制約綜放工作面高強(qiáng)度開采煤炭?jī)?yōu)勢(shì)的發(fā)揮，造成巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。
特厚煤層大采高綜放工作面開采具有高產(chǎn)、高效、高回收率特點(diǎn)，對(duì)我國(guó)煤炭工業(yè)的發(fā)展具有重要影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已建成和正在建設(shè)的千萬噸級(jí)礦井主采煤層也均為厚及特厚煤層，這些千萬噸級(jí)高效現(xiàn)代化礦井(如大同礦區(qū)的塔山礦)均面臨著瓦斯、火災(zāi)、煤塵等問題，嚴(yán)重制約了工作面的生產(chǎn)，主要表現(xiàn)一是煤層開采強(qiáng)度大且不均衡，造成工作面上隅角和回風(fēng)瓦斯常超限，工作面被迫停產(chǎn)；二是工作面風(fēng)量增加、放煤高度大，造成采空區(qū)漏風(fēng)嚴(yán)重，煤炭自然發(fā)火的危險(xiǎn)性增加。上述問題在我國(guó)煤礦大采高綜放工作面具有普遍性，極大地限制了高效能采煤技術(shù)裝備的發(fā)揮，并給礦井的安全生產(chǎn)帶來了隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法，沿與回風(fēng)巷及進(jìn)風(fēng)巷平行的方向布置溝通采空區(qū)冒落帶的專用排瓦斯巷，在工作面停采線位置處對(duì)專用排瓦斯巷進(jìn)行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對(duì)專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放；工作面上下隅角進(jìn)行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。本發(fā)明的工作面回采巷采用“U+I”布置方式，即在回風(fēng)巷與進(jìn)風(fēng)巷之間布置專用排瓦斯巷，并將專用排瓦斯巷密閉后抽放采空區(qū)瓦斯。將瓦斯搬移到專用排瓦斯巷內(nèi)，該巷道內(nèi)瓦斯處在爆炸范圍內(nèi)，存在安全隱患，采取多種防護(hù)措施控制引爆瓦斯火花的產(chǎn)生，如禁止作業(yè)、行人、安裝電器設(shè)備，對(duì)巷道進(jìn)行噴霧降溫等措施后，可使事故危險(xiǎn)程度大大地降低。為減少采空區(qū)漏風(fēng)和防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火，工作面上下隅角及時(shí)進(jìn)行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。對(duì)上隅角或后運(yùn)輸機(jī)道出現(xiàn)局部瓦斯超限，可采用通風(fēng)方法(掛風(fēng)簾)對(duì)局部瓦斯積聚進(jìn)行處理。大采高綜放工作面由于采放高度較大，采空區(qū)冒落高度和采動(dòng)影響范圍增大，導(dǎo)致工作面采空區(qū)涌出量大。本發(fā)明所述的大采高綜放工作面瓦斯治理方法，為特厚煤層綜放開采的廣泛應(yīng)用提供安全保障，從而大大提高煤礦生產(chǎn)效率。


圖I為專用排瓦斯巷密閉抽放方案示意圖。圖2為專用排瓦斯巷密閉施工圖。圖3 (a)為構(gòu)筑封堵墻前采空區(qū)漏風(fēng)對(duì)比圖。圖3 (b)為構(gòu)筑封堵墻后米空區(qū)漏風(fēng)對(duì)比圖。圖4為風(fēng)簾法處理局部瓦斯超限方法示意圖。圖5為專用排瓦斯巷道密閉抽放期間抽放量變化曲線。 圖6為專用排瓦斯巷道密閉抽放期間上隅角、回風(fēng)濃度曲線。圖中，I-專用排瓦斯巷，2-密閉墻，3-抽放管路，4-注漿管，5-觀測(cè)管，6-風(fēng)簾。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法，沿與回風(fēng)巷及進(jìn)風(fēng)巷平行的方向布置溝通采空區(qū)冒落帶的專用排瓦斯巷，在工作面停采線位置處對(duì)專用排瓦斯巷進(jìn)行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對(duì)專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放；工作面上下隅角進(jìn)行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。以下結(jié)合同煤集團(tuán)塔山煤礦為例，對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)的方法做具體說明。工作面8105位于一盤區(qū)的中部，東鄰8104工作面，正在回采；西鄰8106工作面未開掘；南接1070回風(fēng)巷，連通1070皮帶巷、1070輔運(yùn)巷；切眼以北為口泉鐵路保護(hù)煤柱。煤層可利用厚度9. 42 19. 44m，平均厚度16. 8m，煤層傾角I 3°，平均2°。工作面煤層標(biāo)高為+1015 +1038m，走向長(zhǎng)度2966m，傾斜長(zhǎng)度207m。采用綜采放頂煤開采工藝，全陷法管理頂板，割煤高度4. 5m，平均放煤高度12. 3m。3 5#煤層原始瓦斯壓力為0. 14
0.17MPa，煤層瓦斯含量為I. 6 I. 97m3/t，平均為I. 78m3/t，煤層透氣性系數(shù)為171. 71 428. 80m2/MPa2 d,百米鉆孔瓦斯流量為0. 015 0. 0212m3/min hm ;鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)為0. 602 0. 7427CT1。3 5#煤層原煤瓦斯殘存量為I. 17m3/t。煤層屬自燃煤層，最短發(fā)火期為60天；煤層具有煤塵爆炸的危險(xiǎn)性，爆炸指數(shù)為37%。3 5#煤層首采面的瓦斯來源主要為采空區(qū)瓦斯涌出，造成上隅角和回風(fēng)巷瓦斯經(jīng)常超限，影響了綜放工作的效能，且?guī)戆踩[患。I. U+I型通風(fēng)巷道布置工作面瓦斯治理
專用排瓦斯巷沿2#煤底板布置，內(nèi)錯(cuò)20m，距5104巷頂板10 20m，這個(gè)位置正處在采空區(qū)冒落帶內(nèi)，考慮到專用排瓦斯巷與采空區(qū)冒落帶溝通，專用排瓦斯巷回風(fēng)量大小受采空區(qū)冒落煤和巖石堆積疏密程度限制，使專用排瓦斯巷的風(fēng)量調(diào)節(jié)和回風(fēng)瓦斯?jié)舛容^難控制，再加上煤層頂板冒落帶高頂冒落空間內(nèi)瓦斯?jié)舛容^高，將專用排瓦斯巷回風(fēng)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?. 5%以下難度較大，針對(duì)這一情況，本方案是在8105工作面采用專用排瓦斯巷密閉抽放采空區(qū)瓦斯。當(dāng)采取增阻、增加專用排瓦斯巷風(fēng)量等輔助措施后，仍不能使專用排瓦斯巷回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉档?. 5%以下時(shí)，專用排瓦斯巷不允許采用全負(fù)壓通風(fēng)引排采空區(qū)瓦斯，此時(shí)應(yīng)將專用排瓦斯巷I進(jìn)行密閉，在工作面停采線位置處，作為高位瓦斯抽放巷I進(jìn)行管理，并在密閉墻2預(yù)埋抽放瓦斯管道，密閉墻2為粉煤灰墻，在兩堵粉煤灰墻之間灌注粉煤灰漿，在密閉墻2內(nèi)還預(yù)埋注漿管4和觀測(cè)管5，用抽放管路3對(duì)專用排瓦斯巷進(jìn)行大流量抽放。試驗(yàn)方法見圖1，專用排瓦斯巷密閉方法見圖2。2.上下隅角封堵、引導(dǎo)風(fēng)流稀釋瓦斯措施
8105工作面采用的是錨索支護(hù)，且工作面頭三架，尾四架不放煤，導(dǎo)致了工作面端頭與上隅角處的煤體采過后垮落不充分，形成了與采空區(qū)相溝通的通道，為采空區(qū)深部的瓦斯涌出提供了通道。在8105工作面抽放瓦斯系統(tǒng)未建立之前，在上隅角處每隔IOm構(gòu)筑封堵墻，下隅角每隔20m構(gòu)筑封堵墻，改變采空區(qū)漏風(fēng)流流場(chǎng)，將涌向上隅角處的采空區(qū)瓦斯引導(dǎo)到工作面深部，再利用風(fēng)簾將涌出的瓦斯合理稀釋，有效地降低工作面上隅角處的瓦斯?jié)舛?。?gòu)筑封堵墻前與構(gòu)筑封堵墻后的采空區(qū)瓦斯涌出對(duì)比如圖3所示，在工作面下隅角處構(gòu)筑封堵墻，可以相對(duì)減少工作面的長(zhǎng)度，減少向采空漏風(fēng)量，縮小采空區(qū)漏風(fēng)帶的寬度，減小采空區(qū)漏風(fēng)攜帶瓦斯量；在工作面下上隅角處構(gòu)筑封堵墻，可以改變上隅角采空區(qū) 漏風(fēng)流動(dòng)方向，緩解工作面上隅角瓦斯超限壓力，有利于上隅角超限瓦斯稀釋。(3)加強(qiáng)超限地點(diǎn)的局部通風(fēng)措施
根據(jù)對(duì)8105工作面瓦斯涌出預(yù)測(cè)和已采工作面初采區(qū)的實(shí)際瓦斯涌出結(jié)果可以看出，開采初期工作面正常瓦斯涌出量不大，一般在6 10m3/min之間，僅靠傳統(tǒng)的“U”型通風(fēng)方式就可解決回風(fēng)瓦斯超限問題，但由于放頂煤工作面的瓦斯涌出在時(shí)間、空間上極不均衡，即采煤工序不同瓦斯涌出量差異較大，工作面割煤、放頂煤和煤層頂板周期垮落三工序同步時(shí)，采空區(qū)瓦斯涌出量最大，上隅角后部輸送機(jī)上方及放煤口瓦斯超限，必須要加強(qiáng)回風(fēng)隅角、回風(fēng)處局部通風(fēng)。治理上隅角和支架后部輸送機(jī)上方及放煤口等地點(diǎn)瓦斯超限方法是采用風(fēng)簾法，從第121或第120支架處掛風(fēng)簾(見圖4)，增加支架后部輸送機(jī)上方及放煤口的通風(fēng)量，降低該處的瓦斯?jié)舛取?.專用排瓦斯巷道密閉抽放采空區(qū)瓦斯效果分析
專用排瓦斯巷密閉抽放后，8105工作面采空區(qū)瓦斯得到治理，經(jīng)過6個(gè)月觀測(cè)，專用排瓦斯巷密閉抽放混合瓦斯量500 700m3/min，其中抽出純瓦斯量30 40m3/min，最大抽放瓦斯量50 m3/min,平均抽放瓦斯量30m3/min。工作面上隅角瓦斯?jié)舛瓤刂圃?. 3^0. 7%之間；工作面回風(fēng)瓦斯?jié)舛瓤刂圃?. 4%以下；工作面11(T120#支架之間后溜通道放煤時(shí)瓦斯?jié)舛冉档?. 5%以下，消除了放煤時(shí)110# 120#支架后溜通道瓦斯?jié)舛痊F(xiàn)象。表現(xiàn)出專用排瓦斯巷道密閉采空區(qū)瓦斯具有明顯效果，能夠解決采空區(qū)瓦斯涌出造成工作面上隅角和回風(fēng)流瓦斯超限問題。專用排瓦斯巷道密閉抽放采空區(qū)瓦斯治理效果見圖5 圖6。
權(quán)利要求
1.一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法，其特征在于沿與回風(fēng)巷及進(jìn)風(fēng)巷平行的方向布置溝通采空區(qū)冒落帶的專用排瓦斯巷，在工作面停采線位置處對(duì)專用排瓦斯巷進(jìn)行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對(duì)專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放；工作面上下隅角進(jìn)行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。
全文摘要
本發(fā)明涉煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法，是沿與回風(fēng)巷及進(jìn)風(fēng)巷平行的方向布置溝通采空區(qū)冒落帶的專用排瓦斯巷，在工作面停采線位置處對(duì)專用排瓦斯巷進(jìn)行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對(duì)專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放；工作面上下隅角進(jìn)行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔10m封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。本發(fā)明的工作面回采巷采用“U+I”布置方式，即在回風(fēng)巷與進(jìn)風(fēng)巷之間布置專用排瓦斯巷，并將專用排瓦斯巷密閉后抽放采空區(qū)瓦斯，為特厚煤層綜放開采的廣泛應(yīng)用提供安全保障，從而大大提高煤礦生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)E21F7/00GK102748064SQ20121025068
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者于斌, 付茂全, 楊智文, 楊鑫春, 王愛國(guó), 王立兵 申請(qǐng)人:大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司