新元煤礦綜采面瓦斯超限治理技術研究.pdf

1、近些年來，綜采放頂煤以高產(chǎn)高效、安全穩(wěn)定的優(yōu)點，倍受各大礦區(qū)青睞。但在一些高瓦斯或煤與瓦斯突出礦井，瓦斯賦存含量高、涌出量大且不穩(wěn)定，工作面通風系統(tǒng)和瓦斯抽采措施跟不上，導致工作面尤其是上隅角瓦斯超限頻繁，成為綜采面瓦斯治理的關鍵難點。治理工作面瓦斯，優(yōu)化工作面通風系統(tǒng)最直接最便捷，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)通風系統(tǒng)雖能抑制瓦斯超限，采空區(qū)卻存在高濃度瓦斯難以消除、治標不治本;因此綜合考量高抽巷等抽采措施，進一步提出頂板千米超長鉆孔來抽采瓦斯，從根本

2、上減少采空區(qū)瓦斯涌出、減少超限，對于高效抽采、保障綜采面瓦斯安全意義重大。
　　根據(jù)采空區(qū)上覆巖層破壞沉降規(guī)律、裂隙發(fā)育演化規(guī)律，結合煤層地質情況，在經(jīng)典礦壓理論和O型圈理論基礎上，充分考慮采空區(qū)四周煤壁的支撐作用，提出更精細的采空區(qū)區(qū)帶劃分方法:采空區(qū)邊緣部分20-30m范圍屬煤壁支撐區(qū)，形成O型的裂隙發(fā)育區(qū)域。公式計算及仰孔注水探測法得到采空區(qū)冒落帶0-18m,裂隙帶18-50m。
　　陽泉煤業(yè)集團新元煤礦屬煤與瓦斯突出

3、礦井，3103綜采面所在的3號煤層原煤瓦斯含量為14.89 m3/t，透氣性系數(shù)低。綜采面改造成“U+L型”通風系統(tǒng)，仍然出現(xiàn)瓦斯超限?？偨Y工作面通風系統(tǒng)的優(yōu)缺點，細致研究“U+L型”和“Y型”通風系統(tǒng)，優(yōu)選新Y型通風系統(tǒng)。根據(jù)CFD數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)，綜合分析發(fā)現(xiàn):供風相同時，最優(yōu)風量配比為5∶2，新Y型通風下上隅角瓦斯?jié)舛葹?.45％～0.68％之間，回風巷瓦斯?jié)舛?.55％～0.71％之間，明顯優(yōu)于“U+L”型。且”U+L”通

4、風下專用排瓦斯尾巷瓦斯?jié)舛燃s為3～4％，超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的2.5％。新Y型通風系統(tǒng)相比“U+L型”更好地保障工作面安全。但新Y型通風時，采空區(qū)內仍存在高濃度瓦斯云團，是安全隱患，此時抽采和治理采空區(qū)瓦斯的勢在必行。
　　結合采空區(qū)最常用的傾斜鉆孔和高抽巷瓦斯抽采，取長補短，提出頂板千米超長鉆孔瓦斯抽采措施。從一采區(qū)總回風巷掘傾斜巷道至頂板35m處穩(wěn)定巖層，設置高位鉆場打近水平千米大直徑超長鉆孔進行采空區(qū)瓦斯抽采，超長鉆孔布

5、置在25-45m。數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明:千米超長鉆孔瓦斯抽采濃度高達74％，抽采純量約為29.4m3/min，采空區(qū)瓦斯抽采率高達65.8％;工作面安全狀況也明顯優(yōu)于高抽巷和傾斜鉆孔，工作面上隅角0.38％～0.62％之間，回風巷0.449％～0.65％之間。千米工作面，相比傾斜鉆孔和高抽巷節(jié)省資金4.475萬元和7.2萬元。施工安全快速、抽采時間長、一次鉆孔、回采全程使用，甚至能在回采結束、封閉采空區(qū)后能夠對老空區(qū)抽采。

6、　　本文綜合運用理論分析、現(xiàn)場試驗、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和CFD數(shù)值模擬，論證新Y型通風和頂板千米超長鉆孔對綜采面瓦斯超限的治理效果。效果分析:新Y型通風系統(tǒng)一定程度上治理工作面瓦斯超限，但不能徹底處理采空區(qū)的高濃度瓦斯云團;頂板千米超長鉆孔高效抽取采空區(qū)瓦斯，也能夠間接保障工作面的瓦斯安全。最終結論:綜合運用頂板千米超長鉆孔能夠治理綜采面瓦斯超限，輔以優(yōu)良的新Y型通風系統(tǒng)，瓦斯治理效果最佳。不僅能夠減少工作面瓦斯超限，而且從根本上減少瓦斯涌出