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天井抽放在綜采工作面上隅角瓦斯治理中的應用
發布人:煤礦安全網    瀏覽:   發布時間: 2018-07-04   稿件來源:煤礦安全網

190aa足球指数即时 www.281292.live 一、研究背景

一直以來瓦斯治理難題是困擾礦井安全生產在主要因素,尤其是回采工作面上隅角的瓦斯治理問題,一直以來的治理方法主要有上隅角埋管抽放、高位鉆場抽放和風障引流等方式,其中風障引流方式操作簡單,效果最好,但該方式現已被明令禁止,而高位鉆場抽放施工單價過高,需要投入支護材料和人工施工費用,上隅角埋管抽放由于老塘分布面積過大而導致抽放濃度低,為此新義公司提出并實施了天井留管抽放方法,經過一段時間現場運用,取得了良好的效果。

二、綜采工作面概況:

新義井田位于新安傾伏向斜北翼的深部,為一平緩的單斜構造。地層走向大致N40°~50°E,傾向130°~140°,傾角6°~14°。井田構造簡單。井田內基本無褶曲構造,地層傾角8~10°,煤層傾角5~12°,煤層厚度0~15.47m,平均4.81m。

11020工作面回采面積77842.9m2,地表無村莊、無水體。井下標高-231.7m~-304.5m,對應地面標高+382.1m~+410.9m。工作面切眼長109m,煤厚0.3-9.8/5.11m,可采儲量58萬噸,根據井田地質報告,工作面二1煤層整體屬Ⅲ~Ⅳ構造軟煤,為厚煤層,根據實測資料可知本工作面煤層瓦斯初始含量為3.5~9.8m3/t,瓦斯絕對涌出量為2.6~6.8m3/min,平均為4.7m3/min,屬突出危險性煤層,工作面安裝ZZ4400支架72架,采高2.3m。由于煤層賦存不穩定,且透氣性差,且由于新義公司采用傾斜長壁布置工作面,工作面上下順槽布置高差隨時變化,個別地段出現下行風情況,導致工作面上隅角瓦斯濃度難以控制,達到0.8%左右。

以往治理方法:

1、上隅角埋管抽放+風障引流:

通過計算一個回采工作面所需最小風量為:

Qcf=60×70%×vcf×Scf×kch×kcl

=60×70%×1.5×18×1.1×1.0

=1247.4 m3/min

vcf——采煤工作面的風速,按采煤工作面進風流風速1.5m/s;

Scf——采煤工作面的平均有效斷面積,按18m2;

kch——采煤工作面采高調整系數,取1.1;

kcl——采煤工作面長度調整系數,1.0;

70%——有效通風斷面系數;

60——為單位換算產生的系數。

現場實際測算,綜采工作面上隅角高度2m,寬度2m,斷面:S=l×h=4m2,實測上隅角風速為1.0m/s,風量Q=4×1×60=240m3/min.

根據回采工作面實測瓦斯絕對涌出量為2.6~6.8m3/min,平均為4.7m3/min,由于通過上隅角的風量過小,導致個別時期工作面上隅角瓦斯濃度存在過高的風險。打設風障后風量直線增大,達到480m3/min,現場檢測瓦斯濃度下降為0.4%左右。效果十分明顯,但由于現階段瓦斯治理管理的越來越嚴格,風障引流法已經被明令禁止。

2、上隅角埋管抽放+高位鉆場抽放:

高位鉆場抽放即在工作面煤層頂板施工一個鉆場,并打設鉆孔抽放瓦斯,但此方法成本太高,施工鉆場材料成本約6千元,加上施工人工成本、運送鉆機、打鉆、連管抽放等各項工作,粗略估計一個鉆場費用約2萬元左右。

3、上隅角埋管抽放+天井抽放:

“天井”:實為在工作面回風流巷道頂部挖設一個空洞,利用瓦斯比空氣輕的原理將老塘游離、分散的瓦斯匯集于天井內,并在天井內預留抽放短節,與工作面主抽放管路接通,抽放瓦斯。

天井施工:巷道原架設U型棚,在回采期間需將U型棚替換為梯形棚,梯形棚上需背設煤袋,在替棚施工過程中要求用1.5m ×1.5m 圓木對梯形棚絞架,而形成天井。

設計施工圖紙如下:

現場施工完成后示意圖:

瓦斯治理效果:

對天井內瓦斯濃度實際監測,天井內平均瓦斯濃度達到上隅角濃度的4倍左右,達到3%,抽放效果明顯,

通過在線監測計量和人工監測相結合統計,未采用天井抽放前上隅角瓦斯抽放純量為2.33m3/min,采用天井抽放后瓦斯抽放純量增至3.8m3/min,天井內每天抽放瓦斯純量達到1.47×1440=2116.8m3,是上隅角埋管抽放的效果的4倍。通過采取天井抽放后,工作面上隅角瓦斯濃度穩定在0.3—0.5%之間。

三、主要創新點及相關效益:

1、為采煤工作面瓦斯治理提供了一種新途徑,新方法;

2、抽放濃度明顯提高,提高了礦井抽放效率:

3、抽放效果明顯提高,為了采面工作面的安全回采打下了堅實的基??;

天井施工需要投入圓木、荊芭、背木等約0.3方,后期加工相應的抽放管路約300元,施工時需要人工2人,4個小時,人工費用合計200元,總計費用:1000元/個

高位鉆場抽放施工:施工鉆場材料約6千元,加上施工人工成本、運送鉆機、打鉆、連管抽放等各項工作,粗略估計一個鉆場費用約2萬元左右。

天井抽放相比高位鉆場每個節省19000元。


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