煤矿U型通风工作面瓦斯治理技术研究.pdf

总第2 1 3期2023年第8 期工程技术摘要：针对晋能控股煤业集团某矿1 2 5 0 7 综采工作面“U”型通风系统易出现上隅角瓦斯聚集的问题，基于1 2 5 0 7综采工作面“U”型通风系统运行工况与瓦斯概况，介绍了瓦斯抽采系统，分析了瓦斯主要来源，提出了综合瓦斯治理措施，通过综合应用这些治理措施，该工作面上隅角瓦斯低于了0.3%，回风巷瓦斯低于了0.4%，“U”型通风系统不再出现上隅角瓦斯积聚现象，更好的保障了矿井安全稳定生产。关键词：U型通风；上隅角瓦斯；来源；治理措施中图分类号：TD7121工作面概况该工作面编号为1 2 5 0 7,通风系统使用了U型结构，主要回采2#及3#煤。该通风系统构造简单,大致由皮带及轨道顺槽、工作边及瓦斯治理巷等构成,其地理位置较为优越,东面与1 2 5 0 5 工作面相接，而西面则与南五盘相接，地下矿井的位置处于南五盘左翼。该工作面的总长可达到7 8 0 米，2#、3#煤混合同时开采，煤层厚度差不多为4.5 m，瓦斯含量最大可达13.94m/t,每分钟的瓦斯涌出量可达35 m3。另外，该煤矿具有大量的煤尘，极易造成粉尘爆炸的危害，其爆炸指数能够达到2 5.7 6%，而且该煤层属于类自燃煤层。2通风瓦斯情况该工作面的通风方式为U型构造，进风主要依靠轨道顺槽，回风则依靠胶带巷，每分钟的进出风量平均在1 6 0 0 m左右，在进行回采过程中，每分钟可以排出瓦斯的量大约是7 5 8.5 m,其具体的排风系统结构,如图1 所示。12507轨道巷12507工作面12507胶带巷12507治理巷12507底抽巷山西化工Shanxi Chemical Industry煤矿U型通风工作面瓦斯治理技术研究赵晋龙（晋能控股煤业集团泽州天安煤业有限公司，山西晋城0 4 8 0 0 0）文献标识码：A4瓦斯来源分析4.1本煤层瓦斯涌出2#、3#煤层混合同时回采，在回采期间内部大量的瓦斯都会向工作面流动,而在该工作面可以抽采瓦斯的量达到了4.5 m/min。4.2围岩及采空区瓦斯涌出在进行回采阶段,部分的瓦斯气体则随着压力增大而上升到裂隙带中，同时，部分气体则会进人到回风港,在该临近面的瓦斯抽取量到达了2 0 m/min,这部分瓦斯是主要的来源 3。4.3下邻近层瓦斯涌出煤层之间的间距较大,最大可达1 0 m，而在开采期间，应力会变化，瓦斯则会经过裂隙到达其采空区域。5瓦斯治理措施5.1本煤层瓦斯抽采在回采期间，瓦斯则会全方位的扩散，为了杜绝瓦斯泄露，通常会在胶带巷进行打孔，打孔深度为130m,倾斜角度为3,采用垂直方式进行打孔 4 。除此之外，也需要在轨道巷进行打孔，深度为1 0 0 m，倾斜角度为-3，同上述方位一样，打孔方位为垂直方向。其具体的打孔施工图,如图2 所示。Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.065文章编号：1 0 0 4-7 0 5 0(2 0 2 3)0 8-0 1 6 9-0 2图1 1 2 5 0 7 工作面通风系统示意图3抽采系统在1 2 5 0 7 工作面，抽采系统大都为不锈钢结构，分别设立在在轨道巷及地抽巷。而抽采的主要位置处在煤层中，使用上下近邻的钻孔方式，使用高浓系统进行辅助抽取，同时，在其治理巷内部设立4 2 6 的不锈钢轨道,其孔径较大,使用低浓系统辅助抽取 2 。收稿日期：2 0 2 2-0 8-1 0作者简介：赵晋龙，男，1 9 8 7 年出生，毕业于太原理工大学，本科，通风工程师，研究方向为“一通三防”技术。图2 1 2 5 0 7 工作面本煤层钻孔施工图5.2上邻近层瓦斯抽采为了避免瓦斯泄露问题，需要注意其胶带及轨道巷的参数,具体设定如下,高位孔的倾斜角度为35，孔的深度大约1 0 0 m,垂高5 7 m，距离工作面的长度山西化工 第4 3卷为5 0 m左右。同理，低位孔和高位孔的深度相同，都为1 0 0 m，距离工作面为4 4 m左右，垂高达到了42m。因此,该工作面的钻孔图,如图3所示。图5 1 2 5 0 7 工作面下邻近层钻孔图离的不断深人，工作面距离钻孔较远,其抽采浓度则号天孔径钻孔会大幅降低，当两者距离超过6 0 m后，动压较小无法图31 2 5 0 7 工作面上邻层钻孔图当距离工作面6 0 m的地方，钻孔会受到动压影响，其抽采浓度及抽采量大幅增多，而当钻孔与工作面的距离为5 0 m时，钻孔的抽采浓度达到最大，每分钟的抽采量达到了1.8 m。而钻孔距离工作面的长度为35 m以内,抽采浓度衰减严重 5 。根据相关的数据统计,胶带巷的有效抽采距离在35 6 0 m之间,垂高在35 4 5 m之间。胶带巷距离工作面的回采情况,如图4 所示。(uu/)/吾甲%706560 55504540353025 2015105距离m一体积分数一抽采量图4 1 2 5 0 7 胶带巷低位顶板孔随工作面回采情况统计图在该矿井的回风联络巷中通常会设立三个走向长钻孔,第一个钻孔内错1 0 m,垂高1 7 m,而第二个钻孔内错2 2 m,垂高2 3m,最后一个内错30 m,垂高28m。而胶带巷设立9 个定向孔,其内错及垂高分别为:2 m、1 0 m;6 m、1 0 m;1 0 m 5 m;1 4 m 2 0 m;1 8 m、10m;25m、2 4 m;33m、1 0 m;4 4 m、30 m;5 6 m、5 0 m;在该阶段,其抽采情况保持稳定,抽采量大约为4 m/min。地面L型钻井：L钻井位于开头内错胶带面中，距离工作面7 3m,处于平行状态。该钻井距离着陆点538.14m，其靶点处在二切眼内部，高度为4 0 m，瓦斯抽采量可达8 m/min，瓦斯体积分数为4 0%。上近邻抽采方式主要使用了定向长钻孔、高低位临近钻孔等方式,其L型内错面为7 3m,垂高可达57m,在此距离内进行抽采,通过相关的数据显示,钻孔发挥最大功效的垂高是35 m左右，该领域的瓦斯抽采总量可达2 0 m/min,抽取较为稳定 6 5.3下邻近层钻孔分析为了保障开采的顺利进行，防止下邻近层的瓦斯涌入到采空区，需要在其工作面的底抽巷进行施工，钻孔深度为2 4 0 m，倾角为2，方位在9 0，其工作面的具体钻孔方式，如图5 所示。该种钻孔方式在推进到1 5 m左右时，其抽采量可达到最高，瓦斯量可达0.5 m/min。但是随着推进距被检测到 7 。产生该现象的原因则是采空区内裂隙较少，渐渐闭合，抽采浓度迅速衰减，详细的数据，如图6 所示。0.60.5%/(uru/,ul)/吾米0.20.10005101520253035404550 5560距离/m+体积分数抽采量图6 1 2 5 0 7 底抽巷钻孔随工作面回采情况统计图5.4?大孔径钻孔采空区抽采为了解决瓦斯泄露等问题,需要在该工作面的治理巷进行打孔，采用大孔径的方式，打孔深度为2 5 m，孔径达到了5 5 0 mm,通过该孔对其抽采,抽采的距离能够达到1 2 0 m，抽采浓度可达到4.5 m/min，具体的抽采结构，如图7 所示。12507轨道巷12507工作面12507胶带巷12507底抽巷图7 1 2 5 0 7 工作面大孔径钻孔示意图利用大孔径进行抽采时，其瓦斯流场会发生变化，工作面的上隅角风流进入采空区，使其瓦斯不能进入工作面，进而提升了生产的安全性，保障了生产的正常进行。6瓦斯抽采效果分析该工作面不适用高抽巷的方式进行瓦斯抽采，根据相关的数据显示，在高抽巷中瓦斯抽采量可达到30m/min。同时，在该工作面上，采用了多种方式进行瓦斯抽取，主要有高位地钻孔、定向钻孔机L型钻井等。通过上述方式解决了围岩瓦斯问题。在该工作面(下转第1 7 3页）2号大孔径钻孔2023年第8 期Analysis and Research on Stability Control of Deep Coal Seam in Large Cut Mining(Jinneng Holding Coal Industry Group Shuozhou Coal Electricity Co.,Ltd.,Shuozhou Shanxi 038300,Abstract:Face spalling is a major issue affecting the safety of large intercept working faces,particularly prominent in deep mining.Toanalyze the failure mechanism of deep coal seam coal face in large cutting mining and propose corresponding stability control measures,1303 working face was selected as the engineering background.The mining depth of this working face was 860 meters,and advancedistances of 300 meters and over 1 000 meters were arranged along the dip and strike of the coal seam.This article conducted triaxialcompression tests under different confining pressures and loading methods to study the deformation characteristics of coal samples.Amechanical model for the support roof of the coal working face was established,and the factors affecting the stability of the working facewere analyzed.The research results indicate that in deep mining,the distribution of surrounding rock stress plays a crucial role in thefailure and instability of the working face.The horizontal principal stress and strength of the coal body in the large intercept working faceare prominent influencing factors.The mining height and the working resistance of the support system also have a certain impact on thestability of the working face.Key words:deep coal seam;support the top plate;numerical simulation;stability control郑：大切割开采深煤层煤面稳定控制分析研究Zheng XiChina)173(上接第1 7 0 页)正常工作期间，瓦斯涌出量可达到56 m/min，在数据中，瓦斯抽采量4 8 m/min。而煤层瓦斯抽采量可达4.5m/min。L 型钻井抽采量可达8 m/min。煤层瓦斯抽采体积分数为3 2%，而钻井瓦斯抽采体积分数为41%。在上邻层其高低位钻孔的抽采量可达7 m/min，浓度为3 5%，而长钻孔抽采量1 1 m浓度为4 0%同理下邻层中，钻孔抽采量1 3 m/min，采空区4.5m/min，其抽采率较高，数值能达到8 5.7%。高抽巷可通过上邻近层的高低位钻孔及高位L型钻井进行替换。在回风巷的上方的近邻层进行钻孔，实现工作面裂隙的全方位覆盖。进而实现全方位、多角度的大姐,解决了上邻近层的瓦斯问题。另外，在该工作面上，其上隅角瓦斯体积分数为0.3%，含量较低,解决了瓦斯积聚的相关问题,提高了生产安全 8 。7结语12507工作面的瓦斯通过多种方式进行了治理，其中方式为上、下邻近层及大孔径抽采，完全替代了Research on Gas Control Technology of U-shaped Ventilation Working Face in Coal Mines(Jinneng Holding Coal Industry Group Zezhou Tianan Coal Industry Co.,Ltd.,Jincheng Shanxi 048000,Abstract:In response to the problem of gas accumulation in the upper corner of the U type ventilation system of the 12507 fullymechanized mining face in a certain mine of Jinneng Holdings Coal Industry Group,based on the operating conditions and gas overview ofthe U type ventilation system of the 12507 fully mechanized mining face,the gas extraction system is introduced,the main sources of gasare analyzed,and comprehensive gas control measures are proposed.Through comprehensive application of these control measures,the gasin the upper corner of the working face is less than 0.3%.The gas content in the return air lane is lower than 0.4%,and gas accumulationin the upper corner no longer exists in the U type ventilation system,better ensuring the safety and stability of production in the mine.Key words:U-shaped ventilation;upper corner gas;source;governance measures高抽巷抽采方式,提高了资源利用，节省了埋管物料，使其成本降到最低，因此提高了企业的经济效益。1】张良飞.综采工作面上隅角瓦斯综合治理技术应用 J.山西焦煤科技,2 0 2 2,4 6(1):2 3-2 6.2 沈鑫，闫万俊，何启林，等.高瓦斯易自燃综放工作面停采期抑爆防灭火技术 J.煤矿安全，2 0 2 1,52(1 1)：50-53.3陈滔，赵鹏涛，彭就波，等.Y型通风工作面分源瓦斯治理试验研究 J.采矿技术,2 0 2 1,2 1(1):6 4-6 6.4张浩浩.沿空留巷工作面瓦斯治理技术研究与应用 J.煤炭与化工,2 0 2 1,4 4(7):4 0-4 2.5 张雪雷，韩兵，赵伟.联合抽采方法在U型通风工作面的瓦斯治理应用 J.现代矿业，2 0 2 1,3 7(2)：8 0-8 2.6 秦华斌，刘兴.近距离煤层Y型通风回采工作面瓦斯治理技术研究与应用 J.煤,2 0 2 0,2 9(1 2):9 8-1 0 0.7张强，宋宏林，巩红林.下行通风综采工作面煤与瓦斯协调开采实践理论研究 J.科技创新与应用，2 0 2 0(3 2)：6 2-6 5.8 赵学良，朱鹏飞，罗华贵，等.成庄矿综放工作面通风方式改造及采空区瓦斯治理实践 J.矿业安全与环保，2 0 2 0,4 7(5)：2 3-2 5.Zhao JinlongChina)参考文献