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摘要:通过在华晋焦煤有限责任公司沙曲矿24207工作面沿空留巷Y型通风方式的试验,探讨了在实现无煤柱开采,解决上隅角瓦斯超限问题,通过改变工作面传统的通风方式,减少采空区向沿空漏风,在沿空留巷段进行压管抽放,与胶带巷的冲洗进风,对沿空留巷的瓦斯进行稀释,从而减少回风流中的瓦斯。Y型通风方式在防治瓦斯措施的研究,能有效的为减少瓦斯超限,确保正常回采提供有利的技术保障。
关键词:沿空留巷; Y型通风;埋管抽放;瓦斯治理措施
1 引言
Y型沿空留巷通风方式是指随着采煤工作面回采的推进,在采空区的边缘构筑一道墙体形成采空区边缘的留巷巷道,作为一道回风通道,利用轨道和胶带进风,沿空留巷回风构成Y型通风系统[1]。沿空留巷Y型通风技术较传统U+L型通风方式,能从根本上解决工作面上隅角瓦斯超限的问题。避免了投入大量时间去准备新的采煤工作面。而沿空留巷工艺的采用,适应回采工作面快速推进的要求,大量减少了巷道掘进量,使沿空巷道继续服务下一个工作面[2-4]。
2 沿空留巷Y型通风技术研究
2.1 工程概况
华晋焦煤有限责任公司沙曲矿位于山西吕梁地区柳林县境内,全矿井绝对瓦斯涌出量422.28m3/min,相对瓦斯涌出量81.84m3/t,属高瓦斯矿井,经煤炭科学研究总院抚顺研究院鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
沙曲矿24207工作面作为3+4#煤合并层煤层厚度在3.6-4.2米之间,平均厚度为4米。24207工作面整体呈单斜构造,煤层走向330°。倾向SW,平均倾角5°。工作面地质条件相对简单,局部地段发育有小型断裂构造或陷落柱。切眼初期回采长度为220m,回采推进885m后切眼对接延长为260m,走向可采长度1548m,轨道顺槽长2020米,轨道顺槽配风巷长1000米;胶带顺槽长1944米,回风顺槽长1899米,可采长度1922米,可采面积为0.34km23。
2.2 沿空留巷Y型通风系统
2.2.1 24207工作面Y型通风示意图
24207工作面采用沿空留巷、Y型通风方式。工作面回采时,配巷、轨道巷和24207胶带巷为进风巷,24207综采工作面回风巷作为总回风巷,24207胶带巷在24207工作面回采后通过沿空留巷的方式保留下来。
沿空留巷Y型通风瓦斯综合治理措施的工作目标:Y型通风回风瓦斯浓度控制在0.8%以下,消除隅角瓦斯积聚等安全隐患,通过抽采本煤层层及被保护层瓦斯实现安全开采。
2.2.2 24207工作面风流情况
24207工作面设计采用两进一回、Y型通风方式,具体风流流向为:
(3)24207工作面生产时需要的风量计算
24207工作面在回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯以及上邻近2#煤层和下邻近5#煤层的卸压瓦斯,预计绝对瓦斯涌出量可达61.46m3/min。
受采动应力的影響,留巷变形严重,因此,在回采前后必须强化留巷的维护。按设计要求,沿空留巷的最小过风断面不小于10.0m2,则按10.0m2计算工作面留巷的最小通风能力应为:
则24207工作面的风排瓦斯量为:
工作面的配风量2400 m3/min,控制工作面轨道进风巷和胶带辅助进风巷风量比例,轨道进风巷风量1600m3/min,胶带进风巷风量800m3/min。
3 沿空留巷Y型瓦斯治理研究
3.1 24207瓦斯治理措施
3.1轨道巷小切眼上邻近层钻孔抽采措施
根据DDR-1200钻机特点采用低、中、高位钻孔对容易造成工作面瓦斯超限的上邻近层(2#煤)瓦斯进行提前预抽,施工距煤层垂直距离25米以上的高位钻孔,在抽采瓦斯的同时对瓦斯赋存区域的判定也具有研究性意义,在小切眼處开钻场,向工作面煤体中施工钻孔5个,钻孔间距20米,孔深900米,进尺4500米,同时在同一钻场向停采线方向施工钻孔5个,孔深600米。
3.2回风巷内高抽巷和高位钻孔钻场交替布置措施
高抽巷:在回风巷掘进斜巷,以40°起坡,爬至回采煤体上方8—10倍采高,伸入回采煤体的投影距离为15m左右。
高位钻孔:每个高位钻场均布置钻孔5个,在顶板处开孔,5个钻孔倾角分别为:37°、36°、33°、30°、27°;5个钻孔与尾巷走向方位夹角分别为90°、77°、65°、56°和48°,各钻孔均向胶带并偏向切眼方向钻进,孔深90米。
3.3轨道巷集群钻孔抽采
在轨道巷距工作面切眼60m处的采煤帮开始布置第一个钻场,依次往后每100m布置一个钻场,共布置钻场16个。每个钻场布置钻孔8个,分上下两排布置,上排钻孔为1#、2#、3#、4#,下排钻孔为5#、6#、7#、8#。
3.4 24207切眼本煤层抽放钻孔
采用采面和采空区双侧布置,全部采用单向平行孔。在采面一侧距离胶带巷10米处布置1#钻孔,钻孔间距为3m,共布置钻孔67个,孔深60米。在采空区一侧距离胶带巷10m处布置1#钻孔,钻孔间距为3m,共布置钻孔67个,孔深60米。
3.5沿空留巷段埋管抽采措施
在留巷内布置两趟大直径Ф320抽放管路,一路连接预留在尾巷封闭墙(距工作面位置50—100m)的采空区抽采管路上;一路连接在沿空留巷段充填体内,每间隔9m预留Ф320管变2寸三通,在留巷施工过程中,在每一分支管道上设置一个三通和闸阀,通过闸阀和三通连接到沿空留巷墙体内,对采空区进行抽放
4效果
4.1从初采到结束瓦斯变化
24207综采面在2010年12月13日具备联合试运转条件开始试采,试采期间工作面配风量为4298 m3/min,工作面瓦斯浓度为0.3%,回风瓦斯浓度为0.46%;从2011年1月27日开始正常回采到2013年3月8日铺网结束,平均日产2570t。风量由3612 m3/min降至 1216m3/min ,工作面瓦斯浓度0.15%-0.42%,回风瓦斯浓度0.45%-0.64%。
4.2回采期间出现的问题
4.2.1由于首次采用大采高的模斗注浆沿空留巷不接顶有涌出瓦斯现象。
4.2.2该巷属于下山开采,沿空留巷积水多同时随着工作面不断迁移,造成沿空留巷压力大回风断面减小。
4.2.3沿空留巷与回风巷之间横贯受到压力的影响造成横贯间漏风严重。
5 总结
(1)针对沙曲矿北翼3+4#煤24207工作面的具体地质状况,在24207工作面进行了沿空留巷Y型通风技术研究,从根本是解决上隅角瓦斯超限问题,同时提高回采率,实现连续开采,
(2)理论研究确定了24207工作面的巷道布置方式、通风方式、瓦斯治理模式。
(3)分析研究了在采用Y型通风系统的同时,配合邻近层抽采、沿空留巷及切眼埋管等的确定。
(4)沙曲矿对煤与瓦斯突出矿井厚煤层采用沿空留巷Y型通风技术的研究,为其它类似条件下沿空留巷Y型通风的研究提供了借鉴。
参考文献
[1]钱虹光.高瓦斯薄煤层沿空留巷Y型通风技术研究,2012(4):17-19.
[2]呼浩龙,张景利.“Y”型通风系统的技术研究与应用[J].山东煤炭科技,20116):5-6.
关键词:沿空留巷; Y型通风;埋管抽放;瓦斯治理措施
1 引言
Y型沿空留巷通风方式是指随着采煤工作面回采的推进,在采空区的边缘构筑一道墙体形成采空区边缘的留巷巷道,作为一道回风通道,利用轨道和胶带进风,沿空留巷回风构成Y型通风系统[1]。沿空留巷Y型通风技术较传统U+L型通风方式,能从根本上解决工作面上隅角瓦斯超限的问题。避免了投入大量时间去准备新的采煤工作面。而沿空留巷工艺的采用,适应回采工作面快速推进的要求,大量减少了巷道掘进量,使沿空巷道继续服务下一个工作面[2-4]。
2 沿空留巷Y型通风技术研究
2.1 工程概况
华晋焦煤有限责任公司沙曲矿位于山西吕梁地区柳林县境内,全矿井绝对瓦斯涌出量422.28m3/min,相对瓦斯涌出量81.84m3/t,属高瓦斯矿井,经煤炭科学研究总院抚顺研究院鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
沙曲矿24207工作面作为3+4#煤合并层煤层厚度在3.6-4.2米之间,平均厚度为4米。24207工作面整体呈单斜构造,煤层走向330°。倾向SW,平均倾角5°。工作面地质条件相对简单,局部地段发育有小型断裂构造或陷落柱。切眼初期回采长度为220m,回采推进885m后切眼对接延长为260m,走向可采长度1548m,轨道顺槽长2020米,轨道顺槽配风巷长1000米;胶带顺槽长1944米,回风顺槽长1899米,可采长度1922米,可采面积为0.34km23。
2.2 沿空留巷Y型通风系统
2.2.1 24207工作面Y型通风示意图
24207工作面采用沿空留巷、Y型通风方式。工作面回采时,配巷、轨道巷和24207胶带巷为进风巷,24207综采工作面回风巷作为总回风巷,24207胶带巷在24207工作面回采后通过沿空留巷的方式保留下来。
沿空留巷Y型通风瓦斯综合治理措施的工作目标:Y型通风回风瓦斯浓度控制在0.8%以下,消除隅角瓦斯积聚等安全隐患,通过抽采本煤层层及被保护层瓦斯实现安全开采。
2.2.2 24207工作面风流情况
24207工作面设计采用两进一回、Y型通风方式,具体风流流向为:
(3)24207工作面生产时需要的风量计算
24207工作面在回采期间的瓦斯主要来源于本煤层瓦斯以及上邻近2#煤层和下邻近5#煤层的卸压瓦斯,预计绝对瓦斯涌出量可达61.46m3/min。
受采动应力的影響,留巷变形严重,因此,在回采前后必须强化留巷的维护。按设计要求,沿空留巷的最小过风断面不小于10.0m2,则按10.0m2计算工作面留巷的最小通风能力应为:
则24207工作面的风排瓦斯量为:
工作面的配风量2400 m3/min,控制工作面轨道进风巷和胶带辅助进风巷风量比例,轨道进风巷风量1600m3/min,胶带进风巷风量800m3/min。
3 沿空留巷Y型瓦斯治理研究
3.1 24207瓦斯治理措施
3.1轨道巷小切眼上邻近层钻孔抽采措施
根据DDR-1200钻机特点采用低、中、高位钻孔对容易造成工作面瓦斯超限的上邻近层(2#煤)瓦斯进行提前预抽,施工距煤层垂直距离25米以上的高位钻孔,在抽采瓦斯的同时对瓦斯赋存区域的判定也具有研究性意义,在小切眼處开钻场,向工作面煤体中施工钻孔5个,钻孔间距20米,孔深900米,进尺4500米,同时在同一钻场向停采线方向施工钻孔5个,孔深600米。
3.2回风巷内高抽巷和高位钻孔钻场交替布置措施
高抽巷:在回风巷掘进斜巷,以40°起坡,爬至回采煤体上方8—10倍采高,伸入回采煤体的投影距离为15m左右。
高位钻孔:每个高位钻场均布置钻孔5个,在顶板处开孔,5个钻孔倾角分别为:37°、36°、33°、30°、27°;5个钻孔与尾巷走向方位夹角分别为90°、77°、65°、56°和48°,各钻孔均向胶带并偏向切眼方向钻进,孔深90米。
3.3轨道巷集群钻孔抽采
在轨道巷距工作面切眼60m处的采煤帮开始布置第一个钻场,依次往后每100m布置一个钻场,共布置钻场16个。每个钻场布置钻孔8个,分上下两排布置,上排钻孔为1#、2#、3#、4#,下排钻孔为5#、6#、7#、8#。
3.4 24207切眼本煤层抽放钻孔
采用采面和采空区双侧布置,全部采用单向平行孔。在采面一侧距离胶带巷10米处布置1#钻孔,钻孔间距为3m,共布置钻孔67个,孔深60米。在采空区一侧距离胶带巷10m处布置1#钻孔,钻孔间距为3m,共布置钻孔67个,孔深60米。
3.5沿空留巷段埋管抽采措施
在留巷内布置两趟大直径Ф320抽放管路,一路连接预留在尾巷封闭墙(距工作面位置50—100m)的采空区抽采管路上;一路连接在沿空留巷段充填体内,每间隔9m预留Ф320管变2寸三通,在留巷施工过程中,在每一分支管道上设置一个三通和闸阀,通过闸阀和三通连接到沿空留巷墙体内,对采空区进行抽放
4效果
4.1从初采到结束瓦斯变化
24207综采面在2010年12月13日具备联合试运转条件开始试采,试采期间工作面配风量为4298 m3/min,工作面瓦斯浓度为0.3%,回风瓦斯浓度为0.46%;从2011年1月27日开始正常回采到2013年3月8日铺网结束,平均日产2570t。风量由3612 m3/min降至 1216m3/min ,工作面瓦斯浓度0.15%-0.42%,回风瓦斯浓度0.45%-0.64%。
4.2回采期间出现的问题
4.2.1由于首次采用大采高的模斗注浆沿空留巷不接顶有涌出瓦斯现象。
4.2.2该巷属于下山开采,沿空留巷积水多同时随着工作面不断迁移,造成沿空留巷压力大回风断面减小。
4.2.3沿空留巷与回风巷之间横贯受到压力的影响造成横贯间漏风严重。
5 总结
(1)针对沙曲矿北翼3+4#煤24207工作面的具体地质状况,在24207工作面进行了沿空留巷Y型通风技术研究,从根本是解决上隅角瓦斯超限问题,同时提高回采率,实现连续开采,
(2)理论研究确定了24207工作面的巷道布置方式、通风方式、瓦斯治理模式。
(3)分析研究了在采用Y型通风系统的同时,配合邻近层抽采、沿空留巷及切眼埋管等的确定。
(4)沙曲矿对煤与瓦斯突出矿井厚煤层采用沿空留巷Y型通风技术的研究,为其它类似条件下沿空留巷Y型通风的研究提供了借鉴。
参考文献
[1]钱虹光.高瓦斯薄煤层沿空留巷Y型通风技术研究,2012(4):17-19.
[2]呼浩龙,张景利.“Y”型通风系统的技术研究与应用[J].山东煤炭科技,20116):5-6.