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。綜放工作面落煤強度增大，瞬間瓦斯涌出量成倍增長，特別是特厚煤層大采高綜放工作面開采時，由于煤層一次采出厚度大，與普通綜放面相比，工作面采動影響范圍擴大、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)致工作面回風瓦斯和上隅角瓦斯超限，如果采用的治理技術(shù)不當，極易發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成重大人員傷亡。因此，瓦斯超限問題嚴重地制約綜放工作面高強度開采煤炭優(yōu)勢的發(fā)揮，造成巨大的經(jīng)濟浪費。
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，對我國煤炭工業(yè)的發(fā)展具有重要影響。據(jù)統(tǒng)計，目前已建成和正在建設(shè)的千萬噸級礦井主采煤層也均為厚及特厚煤層，這些千萬噸級高效現(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，嚴重制約了工作面的生產(chǎn)，主要表現(xiàn)一是煤層開采強度大且不均衡，造成工作面上隅角和回風瓦斯常超限，工作面被迫停產(chǎn)；二是工作面風量增加、放煤高度大，造成采空區(qū)漏風嚴重，煤炭自然發(fā)火的危險性增加。上述問題在我國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，沿與回風巷及進風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專用排瓦斯巷進行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進行抽放；工作面上下隅角進行粉煤灰墻封堵，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，即在回風巷與進風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，對巷道進行噴霧降溫等措施后，可使事故危險程度大大地降低。為減少采空區(qū)漏風和防止采空區(qū)煤炭自燃發(fā)火，工作面上下隅角及時進行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。對上隅角或后運輸機道出現(xiàn)局部瓦斯超限，可采用通風方法(掛風簾)對局部瓦斯積聚進行處理。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)漏風對比圖。圖3 (b)為構(gòu)筑封堵墻后米空區(qū)漏風對比圖。圖4為風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-觀測管，6-風簾。
具體實施例方式本發(fā)明所述的一種大采高綜放工作面瓦斯治理方法，沿與回風巷及進風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專用排瓦斯巷進行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進行抽放；工作面上下隅角進行粉煤灰墻封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。以下結(jié)合同煤集團塔山煤礦為例，對本發(fā)明要求保護的方法做具體說明。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回風巷，連通1070皮帶巷、1070輔運巷；切眼以北為口泉鐵路保護煤柱。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°。工作面煤層標高為+1015 +1038m，走向長度2966m，傾斜長度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20m，距5104巷頂板10 20m，這個位置正處在采空區(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量調(diào)節(jié)和回風瓦斯?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瓦斯?jié)舛瓤刂圃?. 5%以下難度較大，針對這一情況，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。當采取增阻、增加專用排瓦斯巷風量等輔助措施后，仍不能使專用排瓦斯巷回風瓦斯?jié)舛冉档?. 5%以下時，專用排瓦斯巷不允許采用全負壓通風引排采空區(qū)瓦斯，此時應(yīng)將專用排瓦斯巷I進行密閉，在工作面停采線位置處，作為高位瓦斯抽放巷I進行管理，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和觀測管5，用抽放管路3對專用排瓦斯巷進行大流量抽放。試驗方法見圖1，專用排瓦斯巷密閉方法見圖2。2.上下隅角封堵、引導(dǎo)風流稀釋瓦斯措施
8105工作面采用的是錨索支護，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)漏風流流場，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)瓦斯涌出對比如圖3所示，在工作面下隅角處構(gòu)筑封堵墻，可以相對減少工作面的長度，減少向采空漏風量，縮小采空區(qū)漏風帶的寬度，減小采空區(qū)漏風攜帶瓦斯量；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) 漏風流動方向，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)加強超限地點的局部通風措施
根據(jù)對8105工作面瓦斯涌出預(yù)測和已采工作面初采區(qū)的實際瓦斯涌出結(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”型通風方式就可解決回風瓦斯超限問題，但由于放頂煤工作面的瓦斯涌出在時間、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，采空區(qū)瓦斯涌出量最大，上隅角后部輸送機上方及放煤口瓦斯超限，必須要加強回風隅角、回風處局部通風。治理上隅角和支架后部輸送機上方及放煤口等地點瓦斯超限方法是采用風簾法，從第121或第120支架處掛風簾(見圖4)，增加支架后部輸送機上方及放煤口的通風量，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個月觀測，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瓦斯?jié)舛冉档?. 5%以下，消除了放煤時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巷及進風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專用排瓦斯巷進行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進行抽放；工作面上下隅角進行粉煤灰墻封堵，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，是沿與回風巷及進風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專用排瓦斯巷進行封閉，并在用于封閉的封閉墻內(nèi)預(yù)埋抽放瓦斯管道，對專用排瓦斯巷內(nèi)的瓦斯進行抽放；工作面上下隅角進行粉煤灰墻封堵，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，即在回風巷與進風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E21F7/00GK102748064SQ20121025068
公開日2012年10月24日 申請日期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, 王立兵 申請人:大同煤礦集團有限責任公司