永定莊煤業(yè)公司14^＃層414盤區(qū)

81414工作面瓦斯異常涌出問題的綜合治理

同煤集團(tuán)永定莊煤業(yè)公司  張 杰

關(guān) 鍵 詞：81414工作面  瓦斯異常涌出  綜合治理

摘要內(nèi)容：

從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長幅度更大。

2006年6月29日，永定莊煤業(yè)公司14^#層81414工作面發(fā)生瓦斯異常涌出。81414工作面瓦斯?jié)舛葹?.0%、回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.12%、上隅角瓦斯?jié)舛葹?.0%。6月30日工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，工作面第6架后風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?.5%，14^#414盤區(qū)?；赝咚?jié)舛冗_(dá)到1.5%。永定莊煤業(yè)公司被迫做出決定全礦停止生產(chǎn)，撤出全部人員。為了解決該工作面瓦斯涌出量大的問題，經(jīng)對永定莊煤業(yè)公司瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)條件進(jìn)行分析研究，決定采用瓦斯抽放技術(shù)治理瓦斯異常涌出。

我國是世界上災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。近十年，每年平均災(zāi)害損失近1600億元，相當(dāng)于國民生產(chǎn)總值的3.8％，這一比例是發(fā)達(dá)國家的10倍以上。在眾多災(zāi)害中，礦業(yè)事故是所有工傷事故中最為嚴(yán)重的，而礦業(yè)災(zāi)害中尤以瓦斯災(zāi)害最為突出。瓦斯事故是我國礦業(yè)發(fā)展中亟待解決的重大問題之一。

具有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，２００５年全國共發(fā)生３９起一次性死亡１０人以上的特大瓦斯事故，其中發(fā)生在低瓦斯礦井的有１８起。２０００年至２００３年發(fā)生的２４起一次性死亡３０人以上的特別重大瓦斯和火災(zāi)事故中，低瓦斯礦井占７起。由此可見，低瓦斯礦井并非安全礦井，甚至因管理不嚴(yán)格、制度不健全而成為事故多發(fā)礦井。永定莊煤業(yè)公司屬低瓦斯礦井，在2000年9月5日就曾發(fā)生過特大瓦斯爆炸事故，死亡34人。

  從80年代開始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開采強(qiáng)度增大，使工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問題，必須結(jié)合礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)條件，實(shí)施抽放瓦斯。

目前適合我國瓦斯抽放方法主要有以下幾種典型的瓦斯抽放方法。

1、 順層密集長鉆孔抽放本層瓦斯

順層密集長鉆孔用于區(qū)域性抽放，用于綜放面或綜采面降低煤層瓦斯含量或解決工作面消突問題，一般鉆孔深80m以上，孔間距3-5m，預(yù)抽時(shí)間半年以上。

2、 網(wǎng)格式穿層鉆孔抽放本層瓦斯

網(wǎng)格式穿層鉆孔的優(yōu)點(diǎn)是可解決突出煤層打順層孔時(shí)鉆噴孔、塌孔問題。

3 、    頂板走向長鉆孔抽放鄰近層瓦斯

頂板走向水平長鉆孔抽放鄰近層瓦斯技術(shù)就是針對高瓦斯無煤柱綜采或綜放工作面的特點(diǎn)，為解決瓦斯超限問題，采用沿開采層頂板巖層走向布置迎面定向水平長鉆孔代替頂板瓦斯巷抽放上鄰近層瓦斯。

4、 厚煤層開采采空區(qū)抽放

對于厚煤層分層開采或綜放開采時(shí)，采空區(qū)內(nèi)丟煤較多，加上鄰近層、圍巖瓦斯的涌出，使采空區(qū)瓦斯涌出量較大，進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽放非常必要。主要在采空區(qū)后部采用埋管抽放或設(shè)引巷密閉插管抽放，埋管抽放法是將抽放瓦斯管埋設(shè)在采空區(qū)起采線附近。

我國的抽放瓦斯裝備隨煤炭開發(fā)強(qiáng)度的增長，抽放瓦斯規(guī)模擴(kuò)大及科技水平發(fā)展而不斷完善，由原來非專用的、單一型號的，逐步發(fā)展成為專用的、系列的、具有現(xiàn)代科技水平的抽放瓦斯裝備。目前已有幾十家專業(yè)廠家生產(chǎn)抽放鉆機(jī)和抽放泵，為方便中小型煤礦使用，還開發(fā)了系列的井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵。

永定莊煤業(yè)公司在處理14^#層414盤區(qū)81414工作面瓦斯異常涌出問題上就是利用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵對鄰近層采空區(qū)瓦斯進(jìn)行抽放處理的。下面就對永定莊煤業(yè)公司14^#層414盤區(qū)81414工作面瓦斯抽放作如下論述：

一、礦井概況：

永定莊煤業(yè)公司井田位于大同市西南23.5公里處，主井井口地理座標(biāo)為東經(jīng)113°06′15″9，北緯40°00′47″6。井田東以口泉山脈煤層露頭線為界，南與同家梁井田相鄰，西接四臺溝井田，北鄰煤峪口井田，井田大致為長條形，井田面積19.80km²。

永定莊煤業(yè)公司是大同煤礦集團(tuán)公司下屬大型礦井之一，開拓方式為斜井單水平分區(qū)前進(jìn)式,設(shè)計(jì)能力120萬噸，通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式。2000年礦井因資源枯竭，申請破產(chǎn)，2001年11月重組為永定莊煤業(yè)有限公司，核定生產(chǎn)能力為120萬噸/年。

永定莊煤業(yè)公司有進(jìn)風(fēng)井5個(gè)，礦井總進(jìn)風(fēng)量6441m³/min，西四回風(fēng)井1個(gè)，該風(fēng)井安裝兩臺型號為2K60-4NO.28型的軸流式扇風(fēng)機(jī)，一臺運(yùn)轉(zhuǎn)，一臺備用，電機(jī)功率630KW，葉輪角度為49度,主扇排風(fēng)量7060m³/min，井筒風(fēng)量為6720m³/min，負(fù)壓210mmH₂O。

2007年礦井瓦斯等級鑒定相對涌出量為3.01m³/t，絕對涌出量為9.72m³/min，屬低瓦斯礦井。但14^#317盤區(qū)和15^#317盤區(qū)均屬高瓦斯盤區(qū)。

二、瓦斯超限的經(jīng)過

2006年6月29日，永定莊煤業(yè)公司14^#層81414工作面發(fā)生瓦斯異常涌出。81414工作面瓦斯?jié)舛葹?.0%、回風(fēng)瓦斯?jié)舛葹?.12%、上隅角瓦斯?jié)舛葹?.0%。6月30日工作面上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，工作面第6架后風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?.5%，14^#414盤區(qū)?；赝咚?jié)舛冗_(dá)到1.5%。永定莊煤業(yè)公司被迫做出決定全礦停止生產(chǎn)，撤出全部人員。

三、綜合治理瓦斯抽放方案確立的依據(jù)及參數(shù)

1、瓦斯來源分析

永定莊煤業(yè)公司2005年瓦斯等級鑒定瓦斯絕對涌出量為1.83m³/min，相對涌出量為2.54 m³/t；二氧化碳絕對涌出量為7.18m³/min，相對涌出量為9.95 m³/t。據(jù)6月30日14^#81414工作面風(fēng)量測定分析：21414巷進(jìn)風(fēng)540 m³/min ，51414巷回風(fēng)562 m³/min 。進(jìn)回風(fēng)量差22 m³/min，可以排除與周邊小窯構(gòu)通的可能。

14^#層414盤區(qū)81414工作面日常檢查上隅角瓦斯?jié)舛?.16%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.1%。根據(jù)6月30日瓦斯異常涌出情況，其瓦斯絕對涌出量為22.48 m³/min。上覆12^＃層81412^-1采空區(qū)氣體日常檢查結(jié)果瓦斯?jié)舛葹?/span>8～13.5%。相鄰的采空區(qū)氣體取樣化驗(yàn)分析結(jié)果：81408采空區(qū)瓦斯?jié)舛葹?3.77%，81414采空區(qū)瓦斯?jié)舛葹?1.6%。初步分析：81414工作面氣體異常涌出為后古塘采空區(qū)塌頂，由12^#層81412^-1采空區(qū)氣體下泄造成。

81414工作面走向長度為1047米，傾斜長度為94米，煤層厚度為3.21米。當(dāng)時(shí)已開采225米，工作面計(jì)劃配風(fēng)量500 m³/min，實(shí)測風(fēng)量為562 m³/min。上覆相鄰為12^#層414盤區(qū)81412^-1采空區(qū)，層間距9米。該采空區(qū)已于2003年12月完成封閉。與其相鄰的采空區(qū)為81412、81410、81408。81414工作面左相鄰面為14^#層414盤區(qū)81412備用工作面，煤柱間距為40米。右相鄰面為14^#層412盤區(qū)81202采空區(qū)，煤柱間距最大時(shí)為160米。

從上述對永定莊煤業(yè)公司礦井瓦斯來源、煤層賦存狀況、采掘布置、開采程序以及礦井開采地質(zhì)等條件分析研究，因采用全風(fēng)壓通風(fēng)不能從根本上解決工作面及上隅角瓦斯超限問題，所以建立抽放瓦斯系統(tǒng)，即采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵解決14^#層414盤區(qū)瓦斯異常涌出問題。

2、預(yù)計(jì)瓦斯抽放濃度、抽放量以及抽放率

預(yù)計(jì)瓦斯積存量：（114×690×1.7×43.77%）+（350×1000×1.7×43.77%）=58530.1194+260431.5=318961.6194m³(考慮相鄰的3個(gè)采空區(qū)81412、81410、81408瓦斯積存量)

根據(jù)81412^-1采空區(qū)瓦斯賦存量，預(yù)計(jì)本次瓦斯抽放濃度為8～13.5%。預(yù)計(jì)抽放量為：Q_抽=40×8%×2×28×20×60=215040（m³）

每年抽放量：Q_年=215040÷2×12=2580480（m³）

抽放率：d=100Qg / Wg  %

d——抽放率

Qg——工作面瓦斯抽放出總量（萬m³）

Wg——工作面瓦斯儲量（萬m³）

d=100×21.5/31.9=67.40%

3、瓦斯抽放方案

瓦斯抽放泵安裝在12^#層414盤區(qū)414^-1軌道巷，將負(fù)壓抽放管路從414^-2回風(fēng)巷預(yù)先施工的鉆孔伸入到12^#層414盤區(qū)81412^－1采空區(qū)內(nèi)，瓦斯排放管路經(jīng)過51412^-1小風(fēng)門墻垛直接進(jìn)入專回，形成瓦斯抽放系統(tǒng)。

4、瓦斯抽放方法

鄰近層上覆采空區(qū)預(yù)抽法。

5、瓦斯抽放路線

采空區(qū)→8寸抽放管→抽放泵→8寸排放管→51412^-1小風(fēng)門→12^#層414^-2盤區(qū)回風(fēng)巷→503回風(fēng)大巷→西四風(fēng)井→地面

6、瓦斯抽放管徑的選擇

抽放主管和支管選用塑鋼管，部分配件三通、閥門等為鋼制材料。

7、瓦斯抽放泵型號及其技術(shù)參數(shù)

瓦斯抽放泵型號為：ZWY60/90

最大抽氣量：60m³/min

極限真空度：-81KPa

耗水量：150L/min

電機(jī)功率：90KW

供電電壓：380/660V

8、瓦斯管路及監(jiān)測儀表的安裝

管路用法蘭盤加膠墊聯(lián)結(jié)，吊掛在12#層414-1軌道巷、51412-1連通巷右側(cè)。排放管路通過彎頭連接，引入414-2回風(fēng)巷。

9、供水系統(tǒng)

瓦斯抽放供水采用西三靜壓水池，經(jīng)凈化過濾后，經(jīng)過985大巷，到達(dá)12^#414盤區(qū)，為瓦斯抽放泵服務(wù)。

10、排水系統(tǒng)

瓦斯抽放泵用水排至12^#層414盤區(qū)51412^-1巷口的鉆孔到915大巷水溝進(jìn)入集中水槽。

11、供電系統(tǒng)

由12^#層414盤區(qū)變電所630KVA移變提供電源，移變二次側(cè)電纜出口處加裝一臺饋電開關(guān)，作為電纜干線的過流保護(hù)，進(jìn)入瓦斯抽放泵，其后加臺照明綜保，作為瓦斯抽放泵站的照明電源。

四、采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵抽放鄰近層上覆采空區(qū)瓦斯治理81414工作面瓦斯異常涌出的效果

 永定莊煤業(yè)公司于7月3日采用井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵，對12^＃層81412^-1采空區(qū)進(jìn)行抽放，主要處理14^＃層81414工作面瓦斯問題。14^#層414盤區(qū)81414工作面曾經(jīng)上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到8.7%，回風(fēng)流瓦斯達(dá)到4%，絕對瓦斯涌出量22.4 m³/min。14^#層414盤區(qū)回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%，絕對瓦斯涌出量為44.205m³/min，后經(jīng)采取井下臨時(shí)移動(dòng)抽放泵抽放瓦斯措施（即采用采空區(qū)抽放法，抽放回采工作面上覆鄰近12^#層414盤區(qū)81412^-1采空區(qū)瓦斯），7月18日該工作面上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?.5%,回風(fēng)流瓦斯?jié)舛染档?.4%，并于當(dāng)日恢復(fù)生產(chǎn)。至2006年底，抽放瓦斯量54.91萬m³，盤區(qū)瓦斯抽放率達(dá)30.1%。不僅保證了81414工作面剩余760米的順利開采，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值約5088.964萬元，同時(shí)還保證了14^#層414盤區(qū)其它工作面的順利回采。至此，14^#層414盤區(qū)其它工作面也采用上層采空區(qū)瓦斯抽放的方法解決本工作面上隅角瓦斯超限問題，并起到很好的效果。

綜上所述，使井下移動(dòng)式瓦斯抽放泵抽放鄰近層上覆采空區(qū)瓦斯治理回采工作面瓦斯異常涌出的方案，構(gòu)筑相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)施較少，抽放瓦斯系統(tǒng)科學(xué)安全合理簡單，治理工作面上隅角瓦斯效率高，安全性好等眾多優(yōu)點(diǎn)。在高瓦斯礦井、按高瓦斯礦井管理和低瓦斯礦井高瓦斯區(qū)域可推廣使用。

附：1、瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖

2、全國煤炭工業(yè)一線優(yōu)秀青年科技工作者推薦表

3、個(gè)人簡介               

  2008年5月29日

附件1：

全國煤炭工業(yè)一線優(yōu)秀青年科技工作者推薦表

注：企業(yè)性質(zhì)填寫國有重點(diǎn)或地方國有；左上角貼二寸標(biāo)準(zhǔn)照一張。（表格復(fù)印有效）

經(jīng)辦人姓名           工作單位                       郵編

聯(lián)系電話              地址            

個(gè) 人 簡 介

張  杰  男   1975年3月28日出生  黨員  祖籍山西省應(yīng)縣  大專文化  助理工程師  1995年1月參加工作  1995年9月～1998年7月大同礦務(wù)局職工大學(xué)通信工程專業(yè)學(xué)習(xí)  2001年1月調(diào)至大同煤礦集團(tuán)公司永定莊煤業(yè)公司通風(fēng)區(qū)工作  歷任技術(shù)員、技術(shù)主管先后榮獲2003年度文明員工、優(yōu)秀青工  2004年度和2007年度集團(tuán)公司“一通三防”先進(jìn)工作者  2002年----2007年連續(xù)六年被評為出席永煤公司先進(jìn)工作者  四項(xiàng)科技成果獲得同煤集團(tuán)科學(xué)進(jìn)步獎(jiǎng)。