综放工作面瓦斯综合治理技术的研究与应用

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摘要：文章通过对T1492综采放顶煤工作面的瓦斯来源进行分析，找出了矿井通风系统、采区通风系统、大气压力等影响工作面瓦斯涌出的原因，按照瓦斯分源治理的原则，采取了增加工作面有效风量、联合抽放、调整采区与相关系统压力关系等一系列综合治理措施，取得了良好的效果。

关键词：综放工作面；分源治理；矿井通风系统；有效风量；联合抽放

中图分类号：TD712　文献标识码：A　文章编号：1009-2374(2011)07-0100-02

安全高效矿井建设是目前我国煤矿企业发展的方向，随之而来的综放工作面瓦斯治理问题越来越受到人们的关注。唐山矿为高瓦斯矿井，年产在400万吨以上，由于历史原因，矿井通风系统极为复杂，瓦斯问题严重影响着矿井的安全高效建设。本文结合唐山矿业公司T1492综采放顶煤工作面的实际情况，对综放工作面瓦斯治理技术进行了详细的分析研究，通过采取综合治理措施，收到了很好的效果。

一、工作面概况

T1492综放工作面为唐山矿业公司铁路煤柱一采区9煤层工作面，工作面里段上部为8493、849l一层采空区，并与西翼12水平、11水平采空区相连通，沿走向中部与原西翼13水平系统的8490、8060、8493边眼等老巷道相连通。工作面采用“U+L”通风方式，进风巷和回风巷沿底板布置，辅助回风巷沿顶板布置，工作面回风巷与辅助回风巷间通过垛眼连通，垛眼间距60m。回采之初工作面有效风量15m3／s，回风巷瓦斯浓度为0.4％-0.6％，辅助回风巷瓦斯浓度0.8％-1.5％，随着工作面的推进，各地点瓦斯浓度逐渐增大，严重威胁着工作面的安全生产。

二、瓦斯来源

工作面绝对瓦斯涌出量为12~20.3m3／min，针对工作面的生产情况对各生产工序瓦斯发放情况进行了测定。综合掘进过程中瓦斯涌出情况进行综合分析，其中有60％~70％来源于工作面采空区和相关的采空区，30％~40％为本煤层瓦斯。

三、采空区瓦斯涌出影响因素

(一)　矿井通风系统的影响

T1492212作面位于矿井的最大阻力路线，通风路线最长，工作面通风压力最低，为矿井通风系统的“神经末梢”。与之相关的西翼11水平系统、7962系统的通风静压与T1492工作面系统的通风静压关系。

可以看出：T1492I作面为矿井通风压力相对最低地点，相关系统的采空区瓦斯均有向该工作面运动的趋势，该系统的抗灾能力相对最低。

(二)　采区通风系统的影响

该采区阻力比较大的巷道有采区进风巷、回采工作面、采区回风巷和区域回风巷。原因是：采区进风巷和采区回风巷由于受矿压影响，巷道变形，影响了通风断面；工作面由于支架抗压能力低，以及液压系统的原因，工作面采高达不到要求；区域回风巷(7044、7043)有风门门墙。从瓦斯治理的角度出发采区系统回风阻力大有利于瓦斯治理，但通风压力必须提高在工作面系统。从上述阻力分部看，采区进风巷、区域回风巷阻力相对较大，既影响了工作面有效风量，又使工作面处于相对负压状态，从而使采空区瓦斯大量沿辅助回风巷涌出。

(三)　大气压力的影响

工作面的通风静压与采空区的压力需要保持动态平衡，当大气压力突然升高时，井下通风静压也随之升高，工作面静压高于采空区压力，采空区处于压缩状态，瓦斯几乎没有涌出；当大气压力突然降低时，井下通风静压随之降低，采空区内的压力高于工作面通风静压，采空区气体处于膨胀状态，瓦斯向工作面涌出，大气压力下降速率越大，采空区瓦斯的涌出量也就越大；当大气压力变化平缓时，对采空区瓦斯涌出的影响并不明显。但大气压力变化对采空区瓦斯的影响并不是矿井的每个区域都很明显，而是受到矿井通风系统及相关区域通风系统的压力关系有着密切的关系，大气压力对矿井瓦斯涌出的影响总是作用在系统最薄弱的环节，即风压比较低的部位，T1492工作面通风距离最远、相对压力最低，因此大气压力的作用也就比较明显。通过实际测定，对T1492T作面而言，当大气压力下降速率达到50Pa／h时，对采空区瓦斯涌出影响明显，当大气压力下降速率达到90Pa／h时，采空区瓦斯就大量涌出，造成工作面瓦斯超限状态。

四、瓦斯治理措施

(一)　调整工作面系统，增加工作面风量

对T1492T作面系统本身进行调整，通过堵漏风使工作面有效风量提高到18m3／s。

(二)　工作面瓦斯抽放

T14921作面利用两台流量为40m3／min的移动式瓦斯抽放泵进行随采随抽。由于T1492I作面里半部位于8493采空区下方，对里段瓦斯治理采取工作面上隅角埋管和辅助回风巷封闭抽放的方式；外半部采用埋管、封闭和高位孔联合抽放的方式。在T1492T作面辅助风道外段布置高位孔钻场，向工作面顶板裂隙带打钻。

(三)　调整相关系统

由于T1492T作面处于矿井通风的最大阻力路线，再提高该系统的通风压力很困难，只有降低相关地点的通风压力，才能提高T1492T作面系统的相对通风压力。在西翼11水平进风巷和回风巷各构筑两道调节风门，建立调压室，通过调整调压室的压力调整西翼11水平相关各密闭与T1492I作面的相对压力关系。在7961进风巷和7962回风巷分别构筑两道调节风门，建立调压室，通过调整调压室的压力调整7962系统密闭与T1492T作面的相对压力关系。

通过上述调整改变了T1492与相关系统的压力关系，从而使西翼11水平调压室内各密闭成为系统相对压力最低点，从而使采空区瓦斯向西翼运动。

(四)　优化采区通风系统，合理分布风压分配关系

第一，维护巷道断面，减小局部风阻。安排人力对T1390底边眼进风绕道和采区回风巷(T1390板边眼上段)进行套修，保持设计断面。加强支架检修、完善液压系统，保证工作面采高在2，8m以上。

第二，调整区域通风压力分配关系。拆除回风系统7044、7243、4070丙、7962等控制区域风量的所有通风设施，在采区回风巷(T1390板边眼上部)建立通风设施。

(五)　相关系统瓦斯抽放

由于T1492工作面采空区及西翼11水平、12水平、13水平采空区的瓦斯均向11水平调压室内各密闭运动的趋势，对调压室内的6220、6270、二石门的密闭进行抽放，并与地面抽放利用系统并网。

五、治理效果

T1492T作面从2008年5月份开始回采，自2008年7月份所有措施实施到位。移动式抽放泵站抽放，浓度最大时达到35％，西翼11水平调压室内各密闭瓦斯浓度达到30％~65％，抽放系统总的瓦斯浓度达到40％，直接供给居民生活用气。工作面回风瓦斯浓度为0.2％-0.4％，工作面上隅角瓦斯浓度为0.3％-0.5％，辅助风道回风瓦斯浓度为0.3％-0.6％，到工作面回采结束，未发生瓦斯超限现象。

六、需要注意的几个问题

第一，工作面瓦斯治理必须分析工作面的通风系统，同时要把工作面系统放在矿井通风系统之中综合考虑，通风阻力(风压)的合理分布是治理采空区瓦斯的基础，单一提高工作面风量，而忽视风压的关系，相反会增加采空区瓦斯的涌出量。

第二，大气压力对采空区瓦斯涌出的影响是客观存在的。大气压力对瓦斯涌出的影响总是体现在系统风压最小的矿井薄弱环节。大气压力对采空区瓦斯涌出的影响是可以减弱的，最有效的办法就是调整系统的相对压力，从而减弱对生产区域的影响。

第三，矿井必须实施分区通风，但分区通风的关键是分区控制，从而有利于调整工作面风量、风压的关系。