平煤八矿内错瓦斯巷防瓦斯技术.docx

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平煤八矿内错瓦斯巷防瓦斯技术

1前言

八矿大采高工作面所采煤层为突出、易燃、复合煤层,存在严重的瓦斯超限和自然发火危险,为了保证工作面的安全回采,必须研究既能防止工作面瓦斯超限、又能有效地防火,还能减少工作面瓦斯抽放工程的技术。

在工作面所采的戊九煤层上部4~8m的戊8煤层中布置内错巷,将其封闭,将瓦斯抽放管伸入密闭内,用巷道抽放瓦斯,就能达到上述目的。

内错瓦斯巷巷道抽放瓦斯优点为:

①抽放流量大,负压大,不存在钻孔封孔和终孔塌孔问题,②稳定性好,其巷内瓦斯浓度隨工作面瓦斯涌出量变化,当工作面周斯来压、瓦斯涌出量大幅增加时,巷内瓦斯抽放浓度增加,工作面风流中瓦斯浓度变化较小。

③瓦斯抽放巷位于上隅角上部,离上隅角较近,其强大的负压作用于工作面上隅角,能将上隅角大量瓦斯抽走,使上隅角瓦斯不超限。

④瓦斯抽放巷抽瓦斯的方向与工作面推进方向一致,而且抽放负压主要作用于采空区冷却带,对采空区氧化带影响较小,对采空区的防火影响不大。

⑤在密闭外利用其有利位置,还可布置高位钻孔,抽更高浓度的瓦斯,满足民用需要。

我国铁法、阜新、宁煤用此方法取得了好的防火防瓦斯效果,但这种方法尚未进行工业试验,未进行系统科学研究,对这种方法的参数:

巷道高度、内错距离、支护方式、密闭封闭位置、闭内瓦斯抽放管径、抽放负压,架前漏顶时上隅角瓦斯的超限处理、瓦斯巷的防火、采空区的三带变化、采空区的防火技术、瓦斯抽放与注氮防火的关系等问题均未进行研究。

如对上述问题处理不当,将发生瓦斯超限或自然发火,近年来这些矿也曾发生过工作面自然发火和严重瓦斯超限,故立项对此技术进行系统深入研究,能提高此项技术的安全性和防火防瓦斯效果,并在平煤和全国推广。

经平煤集团公司有关专家论证,“内错瓦斯巷大采高工作面防瓦斯防火技术研究”项目被列为公司重大攻关项目,起止年限为2008年1月至2008年12月,承担单位为集团公司通风中心、技术中心和8矿,主要协作单位为阜新兴纪煤矿技术信息服务所。

根据项目任务书的要求,通风中心、技术中心、8矿和阜新兴纪煤矿技术信息服务所。

从2008年1月至2008年10月完成的研究内容为:

1)工作面内错瓦斯高抽巷布置参数及巷抽瓦斯技术;

2)工作面上隅角瓦斯治理技术;

3)瓦斯燃烧与煤层自燃的条件与判别方法和治理技术;

4)内错、外错高抽巷瓦斯抽放效果与综合防灭火技术;

5)内错、外错高抽巷条件下采空区自然发火三带分布规律;

6)工作面回收期间防灭火技术;

7)工作面供风量与自然发火的关系。

本研项目采用的技术路线如下框图所示:

本项目已按进度完成了项目任务书规定的研究内容,有效地防止了试验工作面自然发火,保证了矿井安全生产,达到了预期目标。

2试验工作面概况

选八矿戊9。

10-12140工作面为本项目实验工作面,该工作面为高瓦斯易燃复合突出煤层大采高工作面,工作面走向总长度为806m,其中沿走向前194m的工作面倾斜长度为133m,后612m工作面的倾斜长度为170m。

工作面位于戊二下延采区西翼,东至戊二下延皮带,北为未开采的戊9.10-12160采区,西至风井戊组保护煤柱。

南邻戊9.10-14131采面(里段)、戊9.10-12121采面(外段)。

工作面煤层底板标高-442m~-490m,埋藏深度为584~670m,煤的坚固性系数f=0.5~0.7,工作面绝对瓦斯涌出量为20m3/min,相对瓦斯涌出量为16m3/t,煤层具有自然发火危险性,自然发火期为3~6个月,最短发火期为58天。

煤层的水份为2~5%、灰份为25%、挥发份为32%,煤层的爆炸指数为38%,戊9.10煤层直接顶板为砂质泥岩和粉砂岩。

工作面风量为1700m3/min~2800m3/min,巷道布置如图1所示:

除布置进、回风顺槽外,还内错于回风顺槽10m,在离戊9煤层垂高4~10m的戊8煤层中布置了一条中位瓦斯抽放巷。

 

图1试验工作面巷道布置图

 

3内错瓦斯巷抽放瓦斯技术

3.1内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯方法

内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯的方法如图2的所示:

图2内错瓦斯抽放巷布置示意图

在内错瓦斯抽放巷与联络巷交叉处以里2m地方打密闭一道,闭面及周边喷浆,在闭的中上部设置Ф500mm瓦斯抽放管1根,抽放管伸入闭内5~8m,闭外抽放软管上设置Ф10mm取气支管,长度为0.2m,在闭的中上部还设置Ф50mm观察取气管一个。

闭外的抽放管与矿井抽放系统管路联接,利用瓦斯抽放泵通过Ф500mm管抽排内错瓦斯抽放巷的瓦斯(见图3)。

图3抽放瓦斯密闭布置图

3.2瓦斯抽放系统

①瓦斯抽放流量

由于工作面离地面工业广场距离太长,故选井下移动式抽放系统抽放瓦斯。

瓦斯抽放泵流量用下式计算:

Q泵=

式中:

Q泵---瓦斯抽放泵的额定容量,m3/min;

ΣQ---矿井纯瓦斯最大抽放量,m3/min;

C---瓦斯泵入口混合瓦斯浓度,取为10%;

η---瓦斯泵机械效率,50~70%,取为60%;

K---抽放瓦斯不均匀系数取值1.2

根据对工作面绝对瓦斯涌出量的计,工作面的绝对瓦斯涌出量为20m3/min~30m3/min,工作面回风顺槽风量为2000m3/min,可风排18m3/min瓦斯,还剩12m3/min的瓦斯需抽走,故取ΣQ为12m3/min。

将以上数据代入上式,计算出需要的瓦斯抽放泵的最大容量为250m3/min,故选2台流量为150m3/min的瓦斯抽放泵,当瓦斯小时1台运行,当瓦斯大时2台并联运行。

②瓦斯抽放管的直径及管材选取

瓦斯抽放管直径计算如下:

式中:

D---瓦斯管内径,m;

Q---混合瓦斯流量,m3/min,按泵的效率为50%算,为150m3/min;

V---瓦斯在管中的流速,取为20m/min。

将以上数据代入上式,算出瓦斯抽放管的内径为0.42m

根据计算和矿上现有管材,选取瓦斯抽放主管的内径为Ф500mm抽放管1趟。

管路上应设置放水装置。

③瓦斯泵抽放负压

瓦斯泵的抽放负压是用于克服管路阻力之后对钻场内各抽放钻孔保持一定的负压。

其计算公式为:

H=9.81

-----------⑨

式中:

H---管内摩擦阻力损失,pa;

L---瓦斯管长度,为2000m;

g---混合瓦斯比重,g=0.554C+(1-C)

C---管内瓦斯浓度,为10%;

Q---管内混合瓦斯流量,为9000m3/h;

D---瓦斯管内径,为50cm;

K---系数,取为0.8

将以上数字代入⑨式,算出管内摩擦阻力H=28969pa,局部阻力损失取为管内阻力损失的15%,为4345pa,孔口抽放负压取为2660pa,瓦斯抽放泵的负压为35974pa:

④瓦斯抽放监测

在瓦斯抽放时,需对抽放管内气体的流量、浓度、温度和负压进行连续监测。

监测系统选WYS型管道气体参数仪对瓦斯抽放进行连续监测。

监测仪由传感器固定管接头和主机两部分组成,固定管接头主要用于固定流量传感器、瓦斯浓度传感器、负压传感器和温度传感器,这些传感器固定接在管接头上,管接头通过法兰与气体输送管道连接。

主机部份是仪器的核心,主要对传感器信号进行处理、数据显示、输出频率信号。

监测系统可与矿井瓦斯监测系统联网。

3.3内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯效果考察

试验工作面采用内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯后,取得了防治工作面风流和上隅角瓦斯的显著效果,其效果为:

①有效地防治了上隅角的瓦斯超限

由于工作面上隅角是风流吹不到的死角,所以高瓦斯工作面的上隅角瓦斯特别容易超限,由于上隅角瓦斯超限而引起的瓦斯燃烧每年我国煤矿都要发生10几次,八矿就因为上隅角瓦斯超限曾有两个工作面发生瓦斯燃烧而引起工作面被迫封闭,因此上隅角瓦斯防治一直是难题。

试验工作面采用内错瓦斯抽放巷后,取得了防治上隅角瓦斯超限的显著效果,上隅角瓦斯连续6个月不仅低于安全规程所规定的1%的浓度,而且低于集团公司规定的0.8%的浓度值。

从瓦斯抽放的原理分析,由于瓦斯比空气轻,瓦斯抽放巷位于工作面的上部,而且内错于上隅角,这样就将本来应涌向上隅角的瓦斯短路,使瓦斯不流向上隅角,而提前流到了瓦斯抽放巷。

②能抽到较高浓度的瓦斯

将瓦斯抽放巷封闭后,在瓦斯抽放巷强大的负压作用下,工作面及采空区的瓦斯源源不断地涌向瓦斯抽放巷,使瓦斯抽放巷瓦斯浓度达到了3~10%,而八矿上一个大采高工作面采用外错瓦斯巷风排瓦斯,其最高浓度只允许为3%,低于试验工作面7个百分点。

外错瓦斯巷最大风排瓦斯量仅6m3/min,而内错瓦斯抽放巷最大瓦斯抽放量达到了12m3/min,比外错瓦斯巷多抽放50%的瓦斯量。

③抽放直径大

内错瓦斯抽放巷相当于一个大直径的钻孔,其直径大到2m多,而直径为100mm的钻孔的有效内径仅为50mm,因此内错瓦斯巷相当于40个Φ100mm的钻孔,而工作面要用40个钻孔同时抽工作面支架上方的瓦斯是做不到的,因此内错瓦斯巷抽放瓦斯的效果大大优于钻孔抽放瓦斯。

④能提高瓦斯抽放泵的效率

用瓦斯抽放泵抽钻孔瓦斯时,由于钻孔直径小,而且经常塌孔,因此抽放阻力大,降低了瓦斯抽放泵的效率,而用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯时,阻力小,大大提记了瓦斯抽放泵的效率,根据考察,用巷道抽放瓦斯时,抽放泵的效率达到了60%,比钻孔抽放时抽放泵的效率提高了10个百分点。

⑤降低了工作面风流中的瓦斯含量

试验工作面采用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯后,工作面回风流中的瓦斯含量在0.5%左右,低于集团公司规定的0.8%的瓦斯浓度3个百分点,连续6个月没有1次瓦斯超限,而采用外错瓦斯巷风排瓦斯时,工作面风流中的瓦斯浓度在7%左右,高于内错瓦斯巷2个百分点,而且每个月均有2~3次风流中瓦斯超限,对工作面生产有一定的影响。

⑥能治理不均衡的瓦斯涌出

试验工作面为突出煤层大采高工作面,其瓦斯涌出特点是瓦斯涌出不均衡,当工作面周期来压时或瓦斯压力增大时,工作面瓦斯涌出量成倍增加。

当工作面使用钻孔抽放和风排治理瓦斯时,由于风量、钻孔数量不能在短时间内增加,因此工作面风流和上隅角瓦斯会严重超限,使工作面断电停产,严重时还会引发瓦斯事故。

而采用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯,当工作面的瓦斯涌出量增大时,内错瓦斯巷内的瓦斯浓度随着增高,不增加抽放流量就能将多涌出的瓦斯抽走,有利于治理周期来压时的大量瓦斯涌出。

试验工作面走向长为806m,推进的前196m为钻孔抽放瓦斯,后600m采用内错瓦斯抽放巷抽放时瓦斯,表1为两种抽放瓦斯方法在周期来压时工作面上隅角和风流中的瓦斯浓度对比表。

 

表1两种瓦斯抽放方式在周期来压时瓦斯浓度对比表

时间(2008)

钻孔抽放瓦斯时每天最高CH4浓度(%)

时间(2008)

内错瓦斯巷抽瓦斯时每天最高CH4浓度

上隅角

回风流

上隅角

回风流

2月5日

1.5

0.9

6月12

0.9

0.7

2月6日

1.2

0.75

6月13

0.7

0.6

2月7日

0.9

0.8

6月14

0.9

0.6

2月8日

0.9

0.70

6月15

0.6

0.7

2月9日

1.3

0.78

6月16

0.7

0.65

2月10日

0.9

0.70

6月17

0.8

0.65

2月11日

1.2

0.75

6月18

0.7

0.7

 

图4周期来压时钻孔抽放瓦斯和瓦斯巷抽放瓦斯上隅角瓦斯含量图(系列1-钻孔抽入;系列2-瓦斯巷抽放)

 

图5周期来压时钻孔抽放瓦斯和瓦斯巷抽放瓦斯风巷瓦斯含量图(系列1-钻孔抽放;系列2-瓦斯巷抽放)

从表1、图4、图5中可看出,试验工作面采用钻孔抽放瓦斯时,当工作面周期来压时,1周内上隅角瓦斯超限4次,回风顺槽中风流瓦斯超限2次,严重影响生产,而采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯时,当工作面周期来压,采空区瓦斯大量涌出时,内错瓦斯巷闭内瓦斯浓度由平时的3.5%增加到8%,虽然瓦斯抽放泵的抽放混合量仍然为150m3/min,但多抽出瓦斯纯量6.75m3/min,因此工作面上隅角和回风顺槽的瓦斯浓度仅略有增加,未出现瓦斯超限事故。

⑦有利于降低工作面风量

试验工作面未采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯时,工作面配风为3000m3/min,采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯后,由于大量瓦斯从内错瓦斯巷抽走,因此将工作面风量降到了2000m3/min,降低幅度为23%,大大减少了采空区的漏风。

⑧有利于防火

本人经过多年对瓦斯抽放与采空区注氮防火的研究,总结出了瓦斯抽放的原则为:

多抽采空区冷却带的瓦斯,少抽采空区氧化带的瓦斯,不抽采空区窒息带的瓦斯。

内错瓦斯抽放巷抽放的是采空区泠却带上部的瓦斯,不会造成采空区的漏风,对防火无影响。

瓦斯抽放巷抽出的瓦斯和氮气是已经完成了降低采空区氧含量任务后再被抽出的气体,对注氮防火同样无影响。

⑨变分源抽放瓦斯为汇源抽放瓦斯

我国煤矿在随采随抽瓦斯时,大多数采用分源法抽放瓦斯,即根据工作面不同的瓦斯的来源,分别采用不同的方法抽放瓦斯,其好处是通过拦截各种瓦斯源达到治理瓦斯的目的,缺点是工程量大,环节多,不易管理。

采用内错中位瓦斯抽放巷后,利用其有利位置和强大的流量和负压,将各种瓦斯源汇集于瓦斯巷内,用瓦斯抽放泵将瓦斯抽走。

汇流法大大减少了瓦斯抽放工程量和各种环节,既抽放效果好,又便于管理,达到了轻松防瓦斯的目的。

课题组对试验工作面的各种瓦斯来源进行了分析和测试,其瓦斯来源和大小如表2所示

表2戊9。

10-12140工作面瓦斯来源

瓦斯来源

瓦斯涌出量(m3/min)

占总量的百分比(%)

采空区

10

40

煤壁及采落煤炭

9

36

本煤层(戊9煤层)超前裂隙

2

8

上部戊8煤层

4

16

根据工作面的瓦斯源,对内错中位瓦斯巷的汇源抽放瓦斯效果进行了考察,其考察布置如图6所示:

图6内错中位瓦斯巷的汇源抽放瓦斯效果考察布置

在工作面上隅角以里25m的采空区回风侧埋设抽放管设置测点1,在工作面上部的风流中设置测点2,在回风流中设置测点3,在离上隅角25m的回风顺槽分别向本煤层(戊9煤层)和上部戊8煤层打钻设置测点4和5,在上隅角设置测点6。

考察方法为:

首先测试6个测点瓦斯浓度,然后开启瓦斯抽放泵抽放内错中位瓦斯巷密闭内瓦斯,抽放3h后,再测试这6个测点的瓦斯浓度,如果这6个测点的瓦斯浓度下降了,测证明内错中位瓦斯抽放巷起到了汇集瓦斯源的作用。

考察结果如表3和图7所示:

 

表3内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯前后各测点瓦斯浓度

测点编号

测试地点

内错瓦斯巷抽放前瓦斯浓度(%)

内错瓦斯巷抽放后瓦斯浓度

(%)

1

采空区回风侧埋管

12

4

2

工作面上部的风流中

0.7

0.5

3

回风流

0.9

0.6

4

戊9煤层钻孔

1.8

1.5

5

戊8煤层钻孔

15

10

6

上隅角

1.5

0.9

图7瓦斯巷抽放前、后各测点瓦斯浓度变化图

从表3和图6中可以看出,当内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯3h后,采空区、煤壁及采落煤炭、本煤层(戊9煤层)超前裂隙和上部的戊8煤层等瓦斯源的瓦斯浓度均大幅下降,证明内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯起到了很好的汇源作用,有效地防止了工作面风流和上隅角的瓦斯超限。

3.4提高瓦斯抽放巷的抽放效果

用内错瓦斯巷抽放瓦斯时,采取了如下措施提高瓦斯抽放巷的抽放效果:

①在工作面采煤时,要严防瓦斯抽放巷所对应的支架前探梁上部冒顶,以免大量漏风进入抽放巷,影响瓦斯抽放浓度。

例如试验工作面推进到560m时,工作面压力较大,使内错瓦斯巷进口所对应的支架的前探梁上部发生了冒顶,大量工作面的风漏进了内错瓦斯巷,使巷道内瓦斯浓度由4.5%下降到1%,大大影响了巷道瓦斯抽放效果,致使工作面上隅角瓦斯出现超限。

因此,当工作面推到压力较大的地方时,加强了对内错巷进口下部支架顶板的支护,严防冒顶,避免内错瓦斯巷进口大量漏风。

②巷道密闭要封闭严密,密闭及四周进行喷浆,以免密闭及密闭四周的松动圈漏风。

3.5瓦斯抽放巷高位钻孔抽放瓦斯

⑴高位钻孔抽放瓦斯方法

瓦斯抽放巷密闭抽瓦斯主要是抽放采空区冒落带的瓦斯,其瓦斯浓度不算太高,为了矿井瓦斯民用的需要,还必须在瓦斯抽放巷向采空区裂隙带打高位钻孔抽放更高浓度的瓦斯,由于瓦斯抽放巷为200m左右1个密闭,而钻孔超过100m成孔率差,因此在瓦斯抽放巷每隔100m布置1个高位钻场,每个钻场布置4个钻孔,钻孔终孔位置高于支架30m,分布在工作面上隅角至80号支架的范围,均匀布置(见图8)。

钻孔下ф50mm套管到孔底。

第1组钻孔用管路引到密闭外,第2组钻孔则可直接布置在密闭外。

图8瓦斯抽放巷高位钻孔抽放瓦斯钻孔布置图

⑵钻孔套管布置

用ф94mm钻头打钻,钻孔直径约为ф108mm,为了防止钻孔塌孔,钻孔下满套管到孔底,套管布置如图5所示:

套管的直径为ф50mm,每节套管长度1.5m,套管的一端焊接ф33mm、长度为150mm的钢管,套管插入钻孔时,焊接端插入未焊接端,一节一节地推入钻孔中,这种方式在钻孔内可下套管100多米。

为了防止套管在支架上部受力弯曲堵塞钻孔,每节套管均用氧焊割掉6个菱形的窟窿,每个窟窿长120mm、宽60mm。

当套管在支架上部受力时,从窟窿处折断,不会堵塞钻孔。

钻孔的入口端扩孔为ф130mm,长度为12m长,加工ф89mm的套管,套管为公母螺纹扣,封孔长度为12m,用聚铵脂封孔(图9)。

图9钻孔套管布置图

3.6内错瓦斯抽放巷瓦斯抽放参数

3.6.1内错瓦斯抽放巷位置考察

根据经验,本项目内错瓦斯抽放巷的布置位置为:

巷道内错于回风顺槽10m,高于煤层底板8m。

在工作面回采时考察这种布置方式抽放瓦斯的效果:

瓦斯抽放巷瓦斯抽放浓度、工作面风流中和上隅角瓦斯浓度、工作面瓦斯抽放率。

目前,本项目协作单位阜新兴纪煤矿技术研究所正在对国内宁煤乌兰煤矿、长春羊草沟煤矿、铁法大兴煤矿和阜新五龙煤矿和国内俄罗斯奥矿进行内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯技术进行技术咨询,这些矿的内错瓦斯抽放巷的位置如表3所示。

从表4中可看出,国、内外正在使用的内错瓦斯抽放巷布置的位置为:

内错于回风顺槽8~15m,高于煤层底板8~45m,这些矿内错瓦斯抽放巷的位置均不同,为本项目研究内错瓦斯抽放巷的最佳位置提供了研究平台,通过对这些矿内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯的效果的研究,对比本矿内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果,从而得出内错瓦斯抽放巷布置的最佳位置。

表4国内外正在回采的有关煤矿内错瓦斯抽放巷位置

矿名

工作面名称

内错巷位置

工作面

煤厚

密闭内瓦斯巷长度(m)

宁夏煤业集团乌兰煤矿

5344综放面

内错回顺18m,高于煤层底板9m

9m

200

阜新煤业集团五龙矿

3321综放面

内错回顺10m,高于煤层底板12m

12m

300

羊草煤业集团1矿

421综放面

内错回顺8m,高于煤层底板10m

10m

150

铁法煤业集团大兴矿

南五711综采面

内错回顺12m,高于煤层底板8m

4m(复合煤层,中间层岩石厚度约4m)

300

俄罗斯奥矿

21-1-5综放面

内错回顺10m,高于煤层底板8m

8m

500

平煤集团八矿

12140综采面

内错回顺10m,高于煤层底板8m

4m(复合煤层,中间层岩石厚度约4m)

200

阳煤集团1矿

81004综放面

内错回顺10m,高于煤层底板45m

工作面煤厚6m

500m

表5国内外正在回采的有关煤矿不同位置

内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果

矿名

工作面名称

内错巷位置

工作面

煤厚

半年内上隅角瓦斯超限次数(次)

宁夏煤业集团乌兰煤矿

5344综放面

内错回顺18m,高于煤层底板9m

9m

16

阜新煤业集团五龙矿

3321综放面

内错回顺10m,高于煤层底板12m

12m

2(架前冒顶引起)

羊草煤业集团2矿

9501综放面

内错回顺8m,高于煤层底板10m

10m

3(架前冒顶引起)

铁法煤业集团大兴矿

南五711综采面

内错回顺12m,高于煤层底板8m

4m(复合煤层,中间层岩石厚度约4m)

1

俄罗斯奥矿

21-1-5综放面

内错回顺10m,高于煤层底板8m

8m

0

平煤集团八矿

12140综采面

内错回顺10m,高于煤层底板8m

4m(复合煤层,中间层岩石厚度4m)

2(架前冒顶引起)

铁煤集团大兴矿

N703综放面

内错回顺10m,高抽巷高于煤层底板45m。

工作面煤厚10m

26

从表5中可看出:

①当内错瓦斯巷高于煤层底板8~13m时,即内错瓦斯巷的高度处于中位时,起到了很好防治上隅角瓦斯的效果,在半年内这些矿工作面上隅角瓦斯仅有1~3次超限。

当内错瓦斯巷高于煤层底板45m时,虽然瓦斯抽放浓度非常高,但由于高抽巷的抽放口离上隅角的距离较大,其负压作用于上隅角较小,在上隅角上方不能形成强大的负压,因此上隅角瓦斯容易超限。

阳煤集团正是由于只布置一条高抽巷时上隅角瓦斯经常超限,因此又在距煤层底板6m高的地方布置了一条内错煤层瓦斯排放巷,专门风排工作面上隅角瓦斯。

阳煤集团治理瓦斯的方法虽然效果好,但由于要掘一条走向岩石巷,还要掘一条走向煤巷,工程量太大,而且安全规程不允许自然发火煤层布置内错或外错瓦斯风排巷,因此难以推广。

②当内错瓦斯巷内错于回风顺槽8~10m之内时,能有效地防止上隅角瓦斯超限,当内错距离超过10m时,由于内错瓦斯巷出口的负压离上隅角较远,因此对上隅角的瓦斯抽放受到一定的影响。

例如宁夏煤业集团乌兰煤矿5344综放面内错巷内错回顺18m,半年内上隅角瓦斯共有15次超限,其瓦斯超限次数大大高于内错距离小于10m的工作面。

从理论上来说,中位瓦抽巷内错回顺距离越小,其作用于上隅角的负压越大,越有利于抽放上隅角的瓦斯,但是,内错距离太小,这两条巷道之间的煤柱受采动影响会产裂隙,引起瓦斯抽放巷的漏风,使巷道内瓦斯浓度降低,减少了抽出的纯瓦斯量,影响瓦斯抽放效果。

综上所述,内错瓦斯抽放巷布置的最佳位置为:

内错于工作面回风顺槽10m,高于煤层底板8~12m(即中位瓦斯抽放巷)。

⑵内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯参数研究

3.6.2内错瓦斯抽放巷密闭位置

表6为国内有关煤矿不同密闭位置抽放瓦斯效果,从表5中可看出,当内错瓦斯抽放巷每隔200~500m构筑1个密闭时,能取得较好的瓦斯抽放效果,在半年内上隅角瓦斯仅超限1~3次。

而宁煤乌兰煤矿5344综放面密闭内巷道长度达到800m,其治理上隅角瓦斯的效果就没有密闭内巷道长度低于500m的好,在半年内工作在上隅角瓦斯超限约16次,分析其原因为:

①内错瓦斯抽放巷与回风顺槽之间受工作面采动影响,有轻微的漏风,由于密闭内巷道长度太长,其漏风积少成多,使巷内瓦斯浓度下降。

②如果密闭内巷道太长,密闭内瓦斯抽放管距离内错瓦斯抽放巷的进口就太远,这样就降低了抽放巷进口的负压,使其作用于上偶角的负压受到了影响,降低了内错瓦斯巷抽放上隅角瓦斯的效果。

③由于内错瓦抽放巷是煤巷,煤巷所处的煤层是自然发火煤层,如果巷道太长,工作面推过巷道密闭的时间超过煤层最短发火期时间越长,其防火难度就越大。

④如果密闭内巷道长度太短,则会增加打密闭的次数,增加防火成本,而且增加工作面推过联络巷的次数,工作面在过联络巷时,下一段内错瓦斯巷尚未完全接上,此时上隅角瓦斯容易超限。

表6国内外正在回采的有关煤矿不同密闭位置时

内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果

矿名

工作面名称

密闭内瓦斯巷长度

工作面

煤厚

半年内上隅角瓦斯超限次数(次)

宁夏煤业集团乌兰

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