边抽边掘抽放技术在高瓦斯综掘工作面掘进中的应用

关键词：煤矿  瓦斯  抽采技术 

0 引言 

国家煤矿安全监察局先后提出了“先抽后采、监测监控、以风定产”十二字方针和“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”十六字工作体系，均把瓦斯抽采放在十分突出和重要的位置，由此可见，抽采瓦斯是解决煤矿瓦斯问题最重要、最有效的途径[1]。 

沈煤矿业集团从2006年开始对碱场煤矿进行瓦斯抽采实验，经过前后几年的研究，总结了适合碱场煤矿的瓦斯抽采方法，边掘边抽技术降低了掘进工作面瓦斯浓度，减少了因瓦斯超限引发的事故率，提高了综掘工作面掘进速度，对于改善矿井安全状况，提高综掘进尺能力具有十分重要的意义。 

1 概况 

1.1 矿井概况 鸡西市碱场煤矿位于黑龙江省鸡西市梨树区，行政隶属梨树区管辖，东北距梨树区约6km。地理坐标：东经130°36′～130°41′，北纬45°04′～45°07′。井田面积为17.17km2。东采区西以f1号断层为界，依次排列有f01、f02、f03、f04断层，东以f04断层为界；北部境界以各煤层露头为界；南部境界至f05；开采2#下、5#煤层，开采深部标高为-350m。东西长3 km，南北宽0.8 km，面积为2.4km2。 

1.2 开拓方式、煤层情况及矿井通风 碱场煤矿是一座年产量100万吨的矿井，斜井开拓采煤方法：走向长臂后退式，在矿井二水平开采，开采煤层为2#下一个煤层，煤层厚度为1.6-2米，煤层倾角为9-10度，顶板管理为全部垮落法，采煤方法为综采，掘进方式为综掘，通风方法为抽出式，矿井总风量为5448m3/min，煤层瓦斯压力为1.5-4mpa，煤层瓦斯含量为5-11m3/t，煤层透气性系数为0.516-1.528m2/(mpa2.d)，采掘工作面瓦斯治理采取“一面一策”、“一矿一策”。回采工作面通风y型通风。 

1.3 问题的提出 碱场煤矿东采区现有3个综掘工作面，其中3228运顺综掘工作面瓦斯涌出量大。3228运顺综掘工作面使用综掘机ebz200d型掘进机。 

3228运顺综掘工作面由于在采区的边界位置采区的深部，瓦斯涌出量较大平均绝对涌出量为5.16m3/min，综掘工作面初期主要采取局部通风排放瓦斯，开始掘进时设置一套30×2kw对旋风机，回风流瓦斯经常超过1%以上，后来又增加一套15×2kw对旋风机，工作面风量为430m3/min，一个月内瓦斯频繁超限，严重威胁安全生产，月进尺仅为230m，影响了回采工作面正常接续。为此需要解决瓦斯超限影响综掘机掘进进度问题，同时又能够保证安全生产。 

2 边抽边掘技术应用 

针对3228运顺综掘工作面的具体问题，分析3228运顺综掘工作面瓦斯来源：一是综掘机在割煤时瓦斯大量涌出；二是巷道煤层不间断涌出。为此在公司通风处指导下，3228运顺综掘工作面采取了在掘进工作面后向综掘工作面的煤层方向打顺向钻孔，打完钻孔后立即进行封孔进行抽放。抽放后回风流瓦斯得到了控制，收到了较好的效果，取得了明显的经济效益与社会效益。 

2.1 技术原理 通过在综掘工作面后方打钻，抽放本煤层，抽放钻孔尽可能紧跟综掘工作面，减少了瓦斯向回风流中涌出，使一部分瓦斯由抽放管路抽放，达到安全抽放的目的。减少了风排瓦斯量，回风流经抽放后瓦斯下降到0.9%以下，即提高综掘工作面掘进进尺速度，又保证了矿井安全生产。 

2.2 技术应用 

2.2.1 边抽边掘本煤层钻孔抽放及技术参数确定。根据《矿井瓦斯抽放管理规范》和《矿井抽采达标实施细则》及有关瓦斯抽放细则，结合碱场煤矿综掘工作面具体情况，根据以往抽放实践经验,碱场煤矿瓦斯有效抽放半径为3m，煤层赋存情况确定为钻孔间距为3m，钻孔深度为50-80m，钻孔倾角为平均煤层倾角，封孔采用聚氨酯封孔，封孔深度不低于5m，钻孔直径为75mm，3228运顺综掘运顺工作面设计长度为1350m，设计钻孔450个。考虑抽放效果钻孔必须紧跟工作面不得远于30米。钻机使用sgzl-3b型或zyj269/168型，为了保证打钻进度，安排每班两伙打钻同时作业。如图1所示。 

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图1 瓦斯抽放钻孔布置示意图 

2.2.2 瓦斯抽放。利用地面cbf-610型抽放泵进行抽放，抽放管路为主干管为525mm，主干管路长度为3000米，支管管径为325mm，支管长度为4500米，在管路低点处设置多处自动放水器。在掘进工作面入口处设置孔板流量计，每个钻孔测定单孔浓度个别设置孔板流量计移动测定单孔瓦斯流量。打完一个孔，封一个孔，抽一个孔，每天由专人进行抽放各种参数测定。 

3 效果分析 

2012年5月20日-2012年7月20日3228运顺综掘工作面进尺720m，平均月进尺360m，比抽放前每月提高了130m。每月创造直接经济效益39万元。 

打钻孔290个钻孔，月打钻140个。单孔浓度为50%-60%，单孔纯流量为0.12-0.28m3/min，掘进工作面抽放管路各个抽放钻孔汇合处抽放瓦斯浓度为10-13%，纯流量2.4-3.6m3/min。 

打钻一个月后将15×2kw对旋风机停止运行观察抽放效果，风量减少210m3/min，工作面风量为230 m3/min，回风流瓦斯不超限。15×2kw对旋风机停止运转后每月至少节电21600度，每月至少节约1.2万元。3228综掘工作面风排瓦斯为2.07m3/min，抽放瓦斯平均为3 m3/min，抽放率为50%以上。 

查阅瓦斯监控系统记录：3228综掘工作面回风流中瓦斯浓度为0.8%-0.9%，工作面瓦斯浓度0.3-0.5%，提取监测监控系统记录曲线没有发现瓦斯超限现象。 

4 结论 

①3228综掘工作面边抽边掘实践证明：提高采取综掘工作面边抽边掘技术后既解决了综掘工作面回风流瓦斯超限问题，提高了综掘进度，又可以提前释放回采工作面的瓦斯含量为今后回采工作面瓦斯治理工作打下了基础。 

②综掘工作面边抽边掘技术关键必须保证瓦斯抽放钻孔的深度和钻孔距工作面距离，深度不足和距离远均不能保证良好的抽放效果。 

③为了提高抽放效果，封孔质量一定要提高，确保封孔深度不少于5米，封孔材料使用聚氨酯。 

④对于含水岩（煤）层要加强抽放管路放水工作，安设自动放水器。 

参考文献： 

[1]谭友定.筠连矿区鲁班山井田瓦斯抽采方法探索与实践[j].矿业安全与环保，2009，36(2):49-53. 

[2]陈静，王继仁，贾宝山.低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[j].煤炭技术，2009，28(3):70-73. 

[3]梁庆东.双鸭山矿区高位仰角钻孔瓦斯抽放技术[j].陕西煤炭，2007，5:13-15. 

[4]刘涛，姜法宝.仰角钻孔与采空区瓦斯释放相结合处理工作面上隅角瓦斯[j].煤矿安全，2008，6:43-45. 

作者简介：赵英俊 (1955-)，男，黑龙江鸡西人，沈阳焦煤鸡西盛隆矿业有限责任公司通风工程师，从事矿井通风与安全工作。（在省部级刊物上发表论文多篇，一九九四年获得辽宁省沈阳市“发明之星”称号，获得沈阳市技术革新成果一、二等奖多项。）