煤与瓦斯突出矿井综合治理技术研究

第３１卷第２期　２０１　１年２月　ＶＯＩ．３１　Ｎｏ．２　山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ　ＣＯＡＬ　Ｆｅｂ．２Ｏ１１　文章编号：１６７２—５０５０（２０１１）０２—００３９—０４　煤与瓦斯突出矿井综合治理技术研究　张建斌　（华晋焦煤有限责任公司安监局，山西柳林０３３００）　摘要：煤矿井中的瓦斯问题或高瓦斯是困扰矿井安全生产的头等大事。通过多年的探索和实践，总结了一套有　效治理瓦斯的综合措施，供类似矿井参考借鉴　关键词：瓦斯问题；综合防治技术；探索研究　中图分类号：ＴＤ７１３　文献标识码：Ａ　华晋公司沙曲煤矿位于吕梁市柳林县境内，井　２ＢＥＣ７２型抽放泵２台，南北泵站抽放系统实行联　网，通过提高抽放能力，实行分源抽采。四是通风系　统改造：在南北翼各建一对风井。五是地面钻采与　田面积约１３５　ｋｍ　，地质储量２２．５２亿ｔ，可采储量　１２．７６亿ｔ，矿井设计生产能力３００万ｔ／ａ，现主采煤　层为４号、５号煤，属于高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出　矿井，矿井瓦斯绝对涌出量４７９．７９ｍ３／ｍｉｎ，相对涌出　量１０３．７５　ｍ３／ｔ。　利用：在地面上选定适宜地点，通过施钻将瓦斯抽　出利用；经过３　ａ～５　ａ的预抽，达到无突出危险的状　态。同时将抽出的矿井瓦斯进行充分利用，实施“瓦　随着开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量逐年升　斯零排放”工程，充分利用瓦斯能源，使瓦斯将之　“变废为宝”创造第二级利润。　高，２００３年曾发生过两次煤与瓦斯突出现象。为了　有效防治瓦斯，我们加强与大专院校、科研院所的　合作，大力开展瓦斯攻坚，在瓦斯抽采技术手段方　面积累了一定经验，逐步摸索出适合矿井实际的一　套瓦斯治理方法。　２　突出重点，构建矿井瓦斯立体式的抽　采模式　２．１工作面瓦斯抽采方式　１　多措并举，大力实施瓦斯治理的‘五　项治本之策’　一沙曲矿回采工作面主要采用风排瓦斯和抽采　瓦斯联合治理模式，其中通风方式以“Ｕ”、“Ｙ型”方　式为主。瓦斯抽采方式有：本煤层钻孔抽采、上向裂　是开采保护层：开采２号、３号煤层，释放主　隙带钻孔抽采、下邻近层钻孔抽采、采空区埋管抽　采、高抽巷埋管加钻孔抽采等。　１）本煤层钻孔抽放：在工作面轨道和胶带顺　槽，向回采煤体施工平行于采面的钻孔，孔间距６　ｍ，采４号、５号煤层中瓦斯，以期达到解放采掘能力、　提高矿井产能的目的。二是实施全方位区域性抽采　工程：利用进口钻机向采区内部钻孑Ｌ，在距大巷５００　ｍ范围内大面积进行区域性预抽，５００　ｎｌ范围则用　回采工作面顺槽打走向钻孔预抽或实施地面钻孑Ｌ　孔径８０　ｍｍ，孑Ｌ长９０　ｍ～１００　ｎｌ，封孑Ｌ长度６　ｍ，将　钻孑Ｌ联人管网进行抽放，见图１。　抽采。在矿井南北两翼Ｌ灰岩中布置底板瓦斯抽采　巷，施工穿层抽采钻孔，提前区域性预抽上组２号　～２）上邻近层钻孔抽放：利用回风巷向工作面上　方裂隙带打平行于采面的钻孑Ｌ，孔间距１０　ｍ，孔径　９４　ｒｎｍ，孔长一般为伸入回采煤体的投影距离为２０　５号煤层瓦斯。实施本煤层预抽、上下临近层钻孔　抽采、高抽巷和采空区瓦斯抽放等全方位的瓦斯抽　采。三是瓦斯抽放系统扩能：在南翼新建一座抽放　站，安装２ＢＥＣ７２型抽放泵３台，单台电机功率９６０　ｋＷ，单台额定抽放量６００　ｍ３／ｍｉｎ。在北翼新增加　收稿日期：２０１０—１１　１７　ｍ～２５　ｍ，封孔长度６　ｍ，将钻孔联入管网，卸压后抽　放，见图２。　３）采空区抽放：采煤工作面回风巷逐段抽放设　计，采用密闭巷道法抽放采空区瓦斯。此法是在回　作者简介：张建斌（１９７０一），男，山西清徐人，大专学历，通风安全工程师，主要从事煤矿“一通三防”和安令管　工作。　３９　霉　誊§　ｅ　ｃＯＡＬ　第３１卷第２期　．＿　轨道巷顺槽　图１　综采工作面本煤层抽放荷图　一　轨道顺槽　一　图２综采工作面上邻近层抽放示意图　风巷内打密闭，将管子插入密闭内直接抽放采空区　瓦斯，见图３。　—一轨道顺措—一　图３综采工作面回风巷逐段抽放示意图　４）高抽巷抽放：利用回风巷掘进斜巷，一般以　３０。起坡，爬至回采煤体上方１５　ｍ～１８　ｍ，一般伸入　回采煤体的投影距离为８　１ＴＩ～１０　ｍ。高抽巷铺设　西３２０ｍｍ管路与回风巷管网联接，并将巷口封闭，　卸压后抽放，见图４。　５）大孔径、长距离邻近层钻孔抽放：沙曲矿目　前引进德国ＤＤＲ１２００型钻机，基本孔径１７３　ｍｍ，利　用导向系统可在邻近层中调整方位和倾角，控制钻　孔位置。根据ＤＤＲ１２００钻机特点，采用了低、中、高　位钻孔，用于施工平行工作面顺槽方向的长距离高　抽钻孔。高位钻孔指距煤层垂直距离２５　ｍ以上的钻　孑Ｌ；中位钻孔指距煤层垂直距离１５　ｍ一２５ｍ的钻　孔；低位钻孔指距煤层垂直距离１０ｍ～１５　ｍ。低位　钻孔时应距回风巷水平距离１０　ｍ左右；中位钻孔时　应距回风巷水平距离２５　ｍ左右；高位钻孔时应距回　４０　倾向高采巷　—一轨道顺槽—一　图４综采Ｔ作面高抽巷抽放示意图　风巷水平距离５０　ｍ左右。这种抽放方法可在上邻近　层中形成采空区瓦斯抽采梯度体系。大孔径、长距　离邻近层钻孔抽放布置，见图５。　图５大孔径、长距离邻近层钻孔抽放布置荷图　２．２工作面瓦斯抽采的具体方式　根据不同工作面的瓦斯涌出特点，分别采用不　同的瓦斯抽采组合方式。例如：瓦斯涌出量较小的　工作面，我们采用风排＋本煤层钻孔抽采和回风巷　抽放的办法。瓦斯涌出量较大的工作面，采用风排＋　本煤层钻孔抽采＋上向裂隙带钻孔抽采＋采空区　埋管抽采，或者采用风排＋本煤层钻孔抽采＋上向　裂隙带钻孔抽采＋下邻近层钻孔抽采＋采空区埋　管抽采＋高抽巷埋管抽采。　１４２０３综采工作面：见图６和图７。除本煤层每　６　ｍ一个抽放孔之外，还增加内错专用瓦斯抽采巷　钻孔。在皮带顺槽施工向上集群钻孔至３号煤顶，　共４组，每组６个，增加下向钻孔至６号煤。在轨道　顺槽施工下向钻孔至６号煤底板，每５　ｍ一个钻孔。　施工向上集群孔，４０　ｍ一组，每组ｌ０个孔，施工至　ｌ０倍采高。取消尾巷，实行大流量采空区抽放。　轨道巷４＃煤裂隙带钻孔　轨道巷　图６　１４２０３回采工作面瓦斯治理方案　第３１卷第２期　２０１１年２月　ＶｏＩ．３１　Ｎｏ．２　山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ　ＣＯＡＬ　Ｆｅｂ．２０１１　增Ｄｉ１　Ｉ＇－向ｈ！ｉ４Ｌ　６　煤　增加Ｉ－向钻孔　煤　底，』　ｔｆｌＩ僻纰６个　腻，每５ｍ　个　Ｉ【ｉ４Ｌ　图７　１４２０３回采工作面瓦斯治理方案　２．３掘进工作面瓦斯抽采方式　掘进工作面严格执行“先抽后掘”、“抽采不达　标不掘”之规定，实施巷帮打钻场加迎头密集钻孔　抽采：在巷道正前两侧各打一个钻场，每个钻场平　行巷道打３个钻孔，巷道正前分上下两组，每组打５　个钻孔，共打ｌ６个钻孑Ｌ；采用超前预抽消突、掩护　掘进的方式。例如２４２０７掘进工作面：优化打钻工　艺，减少抱钻废孑Ｌ、提高钻机台效；优化抽采系统，　加大抽采负压。在迎头和两帮施工钻孔的同时，施　工上下行临近层钻孔。见图８和图９。　脲捕　７订措施　轨道、皮带、尾巷共２Ｏ　ｍ３／ｍｉｎ～２５　ｍ３／ｍｉｎ　图８　２４２０７工作面瓦斯治理方案　图９　２４２０７掘进工作面瓦斯治理方粟　１３３０１掘进工作面：增加巷道内下向钻孔１０　ｍ　一组，每组３个抽采４号、５号煤瓦斯。采用综掘，降　低瓦斯涌出的不均衡性；优化抽采系统，加大抽采　负压。见图ｌ０。　２．４底板专用瓦斯抽放巷的抽采方式　借鉴松藻、淮南等矿成功经验，沙曲矿结合自　身实际，对南三、：ｌｋ￣－采区试验，在上组煤底板布置　专用瓦斯抽采巷（Ｌ５灰岩中），一是超前施工２号、３　号、４号、５号煤穿层孑Ｌ，对各煤层进行区域性预抽　埔甓　凛　Ｌ每红ｌ３个抽采４　５ｌ弓Ｏ牲煤瓦ｍ　＇斯■口■＿ｖ＝＿　　图１　０　１　３３０１掘进工作面瓦斯治理方案　和消突，二是在煤层回采时边采边抽瓦斯，解决回　采过程中的瓦斯超限问题。见图１　１。　￣ｌｉｉｌｌｍｌｌｌｍｌｌｌｌ３弓臻—－　。一　没ｉ．Ｉ　４弓煤巷道　—■●■　■■一５号ｔ埘■＿　川　底扳　一…　】一　・　一、ｌ　＿．　Ｊ『　Ｉ　嚣　Ｌｌ…ｌ　ｉ、　　｝图１　１　专用底板瓦斯抽采巷方粟　２．５推广大孔径、高深度、长距离钻孑Ｌ的抽采方式　抽采浓度相关于钻孔参数。我们逐步淘汰小钻　机，钻孔直径由原来的７３　ｍｍ增加到目前的最大　２６０　ｉＹｌｍ，深度由原来的８０　ｍ增加到目前的最深４８０　ｍ，长度最长达１　５００　１ＴＩ，单孔平均纯量由原来的　０．０５　１ＴＩ　／ａｒｉｎ～０．１　ｍ３／ｍｉｎ提高到目前的１ｍ３／ｍｉｎ，其中　德钻钻孔瓦斯纯量达１５ｍ３／ｍｉｎ，裂隙带钻孔每组瓦　斯纯量达１２ｍ３／ｍｉｎ以上。　３提升能力，实施矿井瓦斯治理的分源　抽采　沙曲矿现有三个瓦斯抽放站。北翼抽放泵站有　４台２ＢＥＣ６７Ａ型水环式真空泵（单台电机功率４５０　ｋＷ，单台额定抽放量３５０　ｍ３／ｍｉｎ）和２台　２ＢＥＣ７２—１ＢＧ　一ＹＢ４３３２型抽放泵（单台电机功率　９００　ｋＷ，单台额定抽放量６００　ｍ３／ｍｉｎ），负责北翼盘　区的瓦斯抽采工作。南翼１号抽放泵站有２台　ＣＢＦ４１ＯＡ－－２ＢＶ　型水环式真空泵（单台电机功率　１８５　ｋＷ，额定流量１５０　ｉｎ　／ｍｉｎ，）。南翼２号抽放泵站　有３台２ＢＥＣ７２—１ＢＧ，一ＹＢ４３３２型抽放泵（单台电机　功率９００　ｋＷ，单台额定抽放量６００　ｍ３／ｍｉｎ），负担南　翼综采备用面及开、掘工作面的瓦斯预抽工作。三　个泵站通过井下和地面管路联网，实现调度统配和　综合利用，地面上已建成１００００ｎｌ　瓦斯储气柜，正　在建设两座２０　０００　ｍ　瓦斯储气柜。井下抽放主管路　为镅００　ｍｍＰＥ管路，采区回风巷中抽放管路为　４１　山西煤炭ＳＨＡＮＸＩ　ＣＯＡＬ　第３１卷第２期　￣￣６３０　ｍｍ，采掘巷道中分别敷设　５Ｏ　ｍｍ、０￣３２０　ｍｍ　ＰＥ瓦斯抽放管路。　化的瓦斯抽采——利用系统，矿井的瓦斯抽采量和　抽采率逐年上升。２００７年完成瓦斯抽采量８　００７．５　万ｍ　，２００８年完成１．０２７亿ｍ。，２００９年完成１．３２亿　ｍ　，从而确保了矿井持续、健康、发展，取得了明显　的经济效益和社会效益。　４结束语　通过多年不懈的瓦斯综合治理，华晋公司沙曲　煤矿从开始建立简易的瓦斯抽采系统，到建成规模　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｏｒ　Ｃｏａｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｏｕｔｂｕｒｓｔ　ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｂｉｎ　（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｂｕｒｅａｕ　ｆｏｒ　Ｗｏｒｋ　Ｓａｆｅｔｙ，Ｈｕａｊｉｎ　Ｃｏｋｉｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｃｏ．，Ｌｉｕｌｉｎ　Ｓｈａｎｘｉ　０３３０００）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｇａｓ—ｃｏｎｔｅｎｔ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｐｒｉｍａｒｙ　ｍａｔｔｅｒ　ｏｆ　ｓａｆｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｍｉｎｅｓ．Ａｆｔｅｒ　ｍａｎｙ　ｙｅａｒｓ’　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅａｓｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ　ａｌｓｏ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｍｉｎｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇａｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｓｔｕｄｙ　编辑：刘新光　（上接第３８页）　和现代网络通讯技术有机结合，　实现了对钢丝绳芯输送带的在线监视和区域集中　控制，是针对钢丝绳芯输送带输送设备，进行全程　业务管理部门提供了钢丝绳安全使用与合理更新　的重要科学依据。帮助管辖单位实时监测钢丝绳芯　输送带的安全状态，做到超前防范，有效提高设备　运行可靠性。　全方位在线监测和分析管理的创新技术体系，为矿　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　ｏｆ　Ｓｔｅｅｌ——ｃｏｒｅｄ　Ｇｏｌｉａｔｈ　Ｂｅｌｔ　Ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ｉｎ　Ｃｈｅｎｇｚｈｕａｎｇ　Ｍｉｎｅ　ＸＩＮＧ　Ｌｉ－ｔａｏ　（Ｊｉｎｄｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ　Ｃｏａｌ　Ｇｒｏｕｐ，Ｊｉｎｃｈｅｎｇ　Ｓｈａｎｓｘｉ　０４８０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｅｅｌ—ｃｏｒｅｄ　ｇｏｌｉａｔｈ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔ　ｏｆ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅｓ．Ｂｙ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃａｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｇｕａｒａｎｔｅｅｓ　ｔｈｅ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ’ｓ　ｓａｆｅｔｙ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ　ｃｏｒｅ；ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｄｅｖｉｃｅ；ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　编辑：刘新光　４２