1 初采期間瓦斯涌出特點(diǎn)
采煤工作面瓦斯涌出除受煤瓦斯含量、地質(zhì)構(gòu)造、鄰近層瓦斯賦存狀況等自然因素影響外,還受開采強(qiáng)度、回采工藝等因素影響。在工作面推進(jìn)的過程中,瓦斯涌出量常會(huì)有起伏波動(dòng)。但在回采初期,特別是老頂?shù)?次來壓前,工作面瓦斯涌出量相對(duì)較小、且比較均勻。其原因:
?。?)采空區(qū)長度較小,工作面丟煤總量較小。
?。?)老頂尚未跨落,裂隙帶范圍小,還沒有形成鄰近層瓦斯向采空區(qū)流動(dòng)的通道。
回采初期工作面瓦斯來源比較簡(jiǎn)單,主要是開采層本身,這是瓦斯治理工作上有利的一面;在另一方面,采空區(qū)較短,頂板破壞程度較小,在垂直方向上受采動(dòng)影響的范圍也不大,因此一些常用的采空區(qū)抽放方法如采空區(qū)埋管、頂板走向鉆孔、傳統(tǒng)的頂板高抽巷等都不起作用或效果不好。
潘一礦在高瓦斯采煤工作面采用了鉆透高抽巷、低位高抽巷等瓦斯抽放新技術(shù),解決了工作面初采期間的瓦斯的問題,目前已成為采煤工作面初采期間治理瓦斯的主要手段。
2 工作面初采期間鉆透高抽巷瓦斯抽放技術(shù)
即在煤層頂板布置高抽巷,嚴(yán)格控制巷道層位并調(diào)整其傾角,并在開切眼向高抽巷打大直徑鉆孔,人為地將二者進(jìn)行溝通,利用高抽巷在初次來壓前就可抽放采空區(qū)瓦斯。
以2622(3)工作面為例。煤層為13-1,工作面走向長為960m,傾斜長180m,標(biāo)高為-540~-570m,煤層傾角4°~9°,層厚4.38~5.0m,瓦斯含量為6~12 m3/t,工作面絕對(duì)瓦斯涌出量為20~30 m3/min,綜采放頂煤,采高3m ,放煤高2m。
(1)高抽巷層位的選擇。在回風(fēng)巷沿工作面傾斜方向先施工平巷25.3m,然后改為與回風(fēng)巷平行方向按5°爬坡施工,距13-1煤層20m,垂距時(shí)保持水平施工。為了使高抽巷在工作面初采期間即能發(fā)揮作用,至距設(shè)計(jì)長度剩余60m時(shí)開始變向,降低層位,垂距降為10m,即前段60m布置在冒落帶。高抽巷斷面規(guī)格為2.4m×2m,與回風(fēng)巷水平距離為19~20m。
(2)頂板穿層鉆孔的施工。在2622(3)工作面回采前,同工作面開切眼距回風(fēng)巷5m開始每隔2m向高抽巷施工1組頂板穿層鉆孔,鉆孔也要求鉆透高抽巷,孔徑為108mm,孔數(shù)為20個(gè),鉆孔布置如圖1所示。
圖1 高抽巷穿層鉆孔布置圖
(3)抽放效果分析。在2622(3)高抽巷安設(shè)兩路Φ273mm的焊接管,管路接至高抽巷以里100m,抽放口周圍5m架設(shè)木垛保護(hù)。管路接好后,在高抽巷外口砌筑兩道封閉墻,兩道墻之間用水泥灌實(shí)。抽放管與地面抽放系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)接,利用高抽巷通過鉆孔來抽放工作面初采期間的瓦斯。
2622(3)工作面開始回采第3日即開始抽放,在40m處(老頂未冒落之前)抽放濃度為15%~20%,抽放流量為6~9 m3/min,抽放率為40%,工作面回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛葹?.5%~0.6%;當(dāng)工作面推進(jìn)超過高抽巷40m(即老頂冒落后),高抽巷抽放量明顯增加,抽放濃度為30%~50%,抽放流量為12~16 m3/min,抽放率在50%以上,工作面回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛葹?.5%~0.7%,有效地解決了工作面初采及正?;夭善陂g的瓦斯問題。高抽蒼的抽放量隨推進(jìn)距離的變化曲線如圖2所示。
圖2 高抽巷抽放量隨工作面推進(jìn)距離變化曲線圖
?。?)注意事項(xiàng)。一是高抽巷的層位要處于采空區(qū)裂隙帶內(nèi);二是高抽巷的水平投影距回風(fēng)巷的平等距離要控制在15~20m范圍內(nèi),距離過近會(huì)出現(xiàn)巷道漏氣;距離過遠(yuǎn),抽放巷道端頭不處在瓦斯富集區(qū),抽放效果不好。