特厚煤层综放面通风技术研究

特厚煤层综放面通风技术研究

固庄煤矿的主要开采层为太原群15和12号煤炭，煤层平均厚度分别为7.1m和1.5m。煤层结构简单稳定。局部15号煤存在弯曲或折叠结构。12号煤层上有10cm30cm的稳定层，局部区域有磨损带。采煤方法均为走向长壁全部垮落法,15号煤采用综放开采,12号煤采用高档方式开采。矿井采用平峒运输多水平开拓,分丈八平峒、九尺平峒(九尺平峒分为四尺煤和九尺煤。注:丈八,九尺,四尺非国际标准,考虑到煤矿习惯该用语,未按米计,下同。),两个平峒三个水平联合布置方式,12号煤与15号煤层间距为50m～60m,集中使用2号主要通风机和丈八平峒运输系统。矿井通风方式为中央分区式,矿井总回风量为18259m3/min,2号风机总回风量14261m3/min,负压2.26kPa,5号风机总回风量3998m3/min,负压1.55kPa,根据地质资料统计12号煤和15号煤瓦斯相对涌出量分别30m3/t和10m3/t。在原煤实际生产中,12号煤采煤工作面的瓦斯相对涌出量24.7m3/t,绝对涌出量14.5m3/min;15号煤采煤工作面的瓦斯相对涌出量5.75m3/t,绝对涌出量17.8m3/min。所采工作面位于三、七采区,煤层盖山厚度为220m～340m,地表为半高山丘陵地貌,有黄土覆盖,12号煤煤质较硬,透气性差,瓦斯含量高,15号煤煤层厚、煤质酥软、节理发育、透气性好、瓦斯含量相对低,所以该区域瓦斯比其他所采过的区域瓦斯浓度大。另一方面12号煤和15号煤为垂直重叠布置,在采煤过程中,受上方煤层即解放层的影响较大,且工作面采用负压通风,当大顶跨落后,上覆煤层采空区的瓦斯沿着裂隙下行进入工作面回风流中,增大了瓦斯浓度,给回采造成严重的隐患。1工作面瓦斯体系内的地层瓦斯不足随着回采机械化程度的提高,生产能力的加大,工作面的推进速度加快,致使瓦斯涌出量增大,浓度增高;另一方面随着采煤技术发展,巷道布置复杂,顺槽长度越采越长,通风的要求也要随着生产需要进行提高。根据2005年所采的15303和12701工作面情况,瓦斯超限的特点:a.工作面尾巷瓦斯超限次数多,影响生产时间长,主要是由于尾巷系统自身影响和老顶周期来压,上覆岩石中瓦斯释放或因上覆煤层未解放所致。b.工作面机尾上隅角瓦期超限影响生产,它的危险性大,位于作业区域和机尾,属于局部瓦斯积聚,是由于控顶面积大,风速缓慢,风量风压不稳定。c.工作面在割煤过程中瞬时瓦斯超限,主要发生在12号煤工作面,是由于节理裂隙中储存的有一定压力的瓦斯被机组滚筒割透,顺着揭露的裂隙涌出,其危险极大,工作面瓦斯突然增大,如遇滚筒与顶板岩石切割产生的火花会发生着火事故。2005年5月～8月工作面瓦斯超限影响生产的统计见表1。2开采工作面的砖瓦超标防护技术2.1垂直钻孔控制瓦斯释放,将煤层中的瓦斯抽放固庄矿12号煤瓦斯含量高,它不仅影响本煤层的开采,而且还影响15号煤的开采,所以抽放工作重点放在12号煤层中,12701工作面采取了3种抽放方式即本层抽放、上覆岩层抽放和老空区抽放,由于多处抽放,有效地控制了回采面瓦斯超限问题,为安全生产创造了条件。本层抽放:在回风顺槽每隔5m的距离,向工作面侧利用钻机垂直钻孔50m,然后插管封孔进行抽放,有效地将煤层中的瓦斯抽出,密度大的钻孔可以将煤层中裂缝相互贯透,迫使封闭在裂缝中的瓦斯压力提前释放,缩小孔距抽放对透气性差的煤层的瓦斯抽放是有效方式。但增加了钻孔工程量。在进风顺槽布置钻孔进行自然释放,工作面在维修班加打钻孔注水释放瓦斯,见图1。进风钻孔深20m,间距5m,工作面钻孔深度3m,间距5m,钻孔布置范围100m。上覆岩层的抽放:在尾巷布置钻孔每个孔距离20m,孔深70m,倾角70°,如图2所示。采空区抽放:利用尾巷横贯将抽放管通过封闭墙接入老空区,对老空区的瓦斯进行抽放。采空区积聚的大量瓦斯,往往被漏风带入采煤工作面,影响生产的正常进行;另一方面受外界大气压变化的影响,工作面与采空区之间平衡状态被破坏,采空区的瓦斯会大量涌入工作面,威胁安全生产。2.2均压工艺的问题在回采15303工作面的过程中,由于靠近机尾段、煤层变化剧烈,尾巷系统基本破坏,机尾上隅角瓦斯超限,严重影响正常生产。最后采取机尾安装风机抽出上隅角瓦斯才使瓦斯得到控制,度过困难。笔者认为采取均压的方法也可解决上隅角瓦斯超限的问题,上隅角瓦斯超限是由于老三角区风量不足,致使老空区涌出的瓦斯稀释不到规定范围内。一般的方法是挂风幛将风引向上隅角冲淡积存的瓦斯。但是,在回采期间,风幛随着移动、人员来往通行,风幛质量无法保证,管理难度大,稍有疏忽就会发生问题。均压的问题是增加风流的压力,使三角区的瓦斯不易带出。调压的方法是控制回风口的回风断面,加大进风的风量,使风能增加,可有效地控制瓦斯的涌出。2.3提前释放煤层解放上覆煤层是解决15号煤回采面瓦斯超限的有效方法,固庄煤矿随着管理水平提高,采掘关系的缓解,合理接替采掘工作面,提前释放上层煤层成为可行的途径,12号煤和8号煤煤层瓦斯含量高,只有提前回采12号煤和8号煤,将煤层中瓦斯卸压并采取老空区抽放的办法,才能保证15号煤的安全生产。3回采过程中瓦斯管理的对策a.合理调节风量,对回采工作面瓦斯管理有着重要意义,进风风量、回风风量和尾巷风量的关系与瓦斯浓度规律有待于进一步探索和研究。b.抽放的定量分析和规律需要我们掌握,抽放作为解决瓦斯的必要手段已经被人们公认,定量管理和监测技术应用才刚刚起步,具体的技术指标要在实践中验证。c.尾巷作为排放瓦斯的专用巷道,必须保证其系统的完整性和可靠性,在遇到构造或其它特殊情况时,必须采取有效措施不被回采破坏。15303工作面由于煤层变化,尾巷与工作面采通,使尾巷功能消失,给回采期间的瓦斯管理带来严重