和利隆采空區(qū)瓦斯抽采

    在高瓦斯礦井和突出礦井，鄰近層煤線和不可采煤層、圍巖、煤柱和工作面丟煤都會向采空區(qū)涌出瓦斯。采空區(qū)瓦斯不僅在開采過程中向工作面和采空區(qū)涌出，而且在工作面采完密閉后仍有瓦斯涌出。與本煤層預(yù)抽相比，采空區(qū)抽采的特點是抽采量大，但抽采濃度低，其抽采量的大小取決于采空區(qū)瓦斯涌出量的大小和所采用的采空區(qū)抽采方法。為了減少采空區(qū)瓦斯涌向采掘空間而影響生產(chǎn)，必須對采空區(qū)瓦斯抽采。采空區(qū)瓦斯抽采分為全封閉采空區(qū)瓦斯抽采和半封閉采空區(qū)瓦斯抽采兩大類。

    1．全封閉采空區(qū)瓦斯抽采

    已經(jīng)開采結(jié)束的采空區(qū)，仍然存有大量高濃度瓦斯，在采掘過程中，這些瓦斯會通過采動引起的煤體裂隙滲透到采掘工作面，不利于安全生產(chǎn)?？梢詫υぷ髅娴倪M風(fēng)巷進行嚴(yán)密封閉，并在密閉墻上設(shè)抽采管實施抽采，如圖6 -22所示。這種抽采叫做全封閉采空區(qū)瓦斯抽采。

圖6 -22全封閉采空區(qū)瓦斯抽采

    2．半封閉采空區(qū)瓦斯抽采

    采煤工作面從開切眼開始向前推進，其后方的采空區(qū)范圍逐漸增大，采空區(qū)瓦斯越積越多。由于采空區(qū)是通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的組成部分，風(fēng)流會將采空區(qū)瓦斯帶出，增大工作面風(fēng)流瓦斯含量，使工作面上隅角和回風(fēng)流中瓦斯超限。必須把這部分瓦斯抽出，以保證工作面安全生產(chǎn)。

    半封閉采空區(qū)瓦斯抽采可采取埋管抽采、插管抽采、鉆孔抽采、工作面尾巷抽采、開切眼引巷抽采等方法。

    1)埋管抽采法

    埋管抽采法就是預(yù)先將帶孔眼（孔眼直徑為10 mm，孔的總面積大于或等于瓦斯管的斷面積）的瓦斯管道敷設(shè)在工作面回風(fēng)巷內(nèi)，隨著工作面的推進，瓦斯管的一端逐漸埋人采空區(qū)，如圖6 -23所示。瓦斯管道上每隔20～30 m安設(shè)一個T型網(wǎng)管并安裝閥門。T型管應(yīng)安裝在專設(shè)的抽采硐室內(nèi)，緊貼巷道頂板。T型管安裝如圖6 -24所示。

圖6 23  埋管抽采法平、剖面圖

圖6-24 T型管安裝

    埋管的有效長度一般為20~ 50 m。為防止抽采中發(fā)生管道堵塞，帶孔眼的管段和管口應(yīng)用紗網(wǎng)包好。T型管的管口應(yīng)盡量靠近煤層頂板，處于瓦斯?jié)舛容^高的地點。T型管周圍還應(yīng)用木垛圍護，以防止冒落巖石砸壞。為了防止瓦斯管在頂板冒落時被砸壞，在平埋的瓦斯管路外應(yīng)套上水泥管，并且應(yīng)抬高距底板有一定高度，以防止積水和煤泥堵塞。埋管抽采立面圖如圖6 -25所示。

圖6 25  埋管抽采立面圖

    為適應(yīng)開采方式和抽采效果的要求，埋管的方式有水平和垂直兩種。

    受埋管位置的影響，埋管抽出的瓦斯?jié)舛纫话悴桓撸ㄍǔ２坏?0%），抽采效率較低，并且波動較大，抽采濃度有時處于爆炸范圍，必須加強安全管理。一般設(shè)專用管路抽采，還要加強自然發(fā)火檢測。

    被埋在采空區(qū)的管路一般在距放頂排10 m后才達到好的抽采效果。但在現(xiàn)實應(yīng)用中，有的礦井為節(jié)省管材，采用大管套小管，并在套管外表扎風(fēng)筒布防止漏風(fēng)的辦法來回收被埋管材。管路每埋進一定長度就將被埋管抽出一段，這樣做的結(jié)果是抽采濃度低，抽采效果差，不宜提倡。

    埋管抽采的優(yōu)點是處理回采工作面上隅角瓦斯效果明顯，埋管方式簡單易行，便于管理，不需要掘進專用巷道或打鉆，省時省力；其明顯缺點是將瓦斯管路丟失在采空區(qū)內(nèi)不能回收，浪費大量管材。埋管抽采適用于生產(chǎn)強度不大，瓦斯涌出量較小的工作面，對瓦斯涌出量較大的工作面可以聯(lián)合其他方法抽采。

    2)插管抽采法

    埋管法抽采和插管法抽采基本是相同的類型，只是布置方式不同。插管法是在采煤工作面上隅角靠采空區(qū)一側(cè)用編織帶裝煤粉或黃土堆成墻垛，從風(fēng)巷抽采管引出多條抽采軟管穿過墻垛插進采空區(qū)，抽采采空區(qū)瓦斯，如圖6 - 26所示。這種抽采方法各礦普遍采用，但抽采濃度低。貴州安順煤礦為提高抽采效果，采用埋管和插管相結(jié)合的抽采方法，效果較好。

圖6 -26插管抽采法

    根據(jù)《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》第二十二條規(guī)定，在有自然發(fā)火危險煤層的采空區(qū)抽采瓦斯時，必須經(jīng)常檢測一氧化碳濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化。發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火征兆時，要采取措施。因此，采空區(qū)抽采瓦斯時應(yīng)注意：

    (1)采空區(qū)瓦斯管路上必須安設(shè)調(diào)壓閥，以便合理調(diào)整抽采負(fù)壓和抽采流量。

    (2)在工作面中部至上隅角可砌筑密閉墻或擋風(fēng)墻，以減少采面向采空區(qū)的漏風(fēng)，墻體可用磚、料石，或用編織袋裝砂或黏土砌筑的方式，面上抹灰漿增加其密封性。

    (3)必須定期對管內(nèi)氣體及回采面上隅角回風(fēng)巷的氣體取樣分析，隨時掌握采空區(qū)內(nèi)氣體成分、溫度變化，以便合理地調(diào)整抽采瓦斯量和抽采負(fù)壓。

    (4)制定必要的防滅火措施。

    需要強調(diào)的是，埋管或插管抽采時為了提高抽采效果，用于隔離采空區(qū)的墻垛必須用黃泥充填縫隙并抹面，以減小漏風(fēng)。

    3)鉆孔抽采法

    鉆孔抽采法是通過采煤工作面之間的煤柱向采空區(qū)打鉆抽采瓦斯，防止瓦斯超限的一種方法，如圖6 -27所示。

    利用鉆孔抽采法抽采采空區(qū)瓦斯是在龍風(fēng)煤礦向斜北翼740 - IW綜放工作面進行的。該工作面位于龍鳳礦井田向斜北翼，工作面長115 m，采區(qū)走向長385 m，煤層傾角0°~ 18°。工作面由西向東推進，走向長壁式仰采，煤層厚度為45 m，分層開采厚度平均13.42 m，可采儲量0. 99 Mt，設(shè)計產(chǎn)量1960 t/d。預(yù)測該面瓦斯涌出量為24 m3/t。該面采前進行過預(yù)抽，但由于抽采時間不充分，預(yù)抽率僅為8. 66%，預(yù)抽量為2.08 m3／t。由于受通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜與阻力大等因素的影響，開采過程中實際供風(fēng)量僅達到400 m3／min，為設(shè)計供風(fēng)量的40%。通風(fēng)排放（稀釋）瓦斯能力僅為1. 40 m3／t。剩余的22.6 m3／t瓦斯必須在開采的同時采取邊采邊抽和采空區(qū)抽采的技術(shù)措施來處理，抽出率必須達到94.  16%；否則，瓦斯超限和積聚的問題就不可避免，安全生產(chǎn)也沒有保證。

    實踐證明，7402 -IW綜放工作面從1996年2月至12月，實施鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯以來的11個月中，共抽出瓦斯21.12×106 m3，抽出率達到了88. 07%，基本上達到了預(yù)期目標(biāo)。由于采空區(qū)抽采效果較好，工作面瓦斯超限和積聚的問題也基本得到控制，安全采出煤炭637 kt。

    采空區(qū)抽采瓦斯的效果主要取決于采空區(qū)抽采的布置方式及其工作面通風(fēng)參數(shù)和抽采瓦斯參數(shù)。在巷道布置方式確定以后，其抽采效果主要取決于工作面通風(fēng)和抽采參數(shù)及兩者之間的配合關(guān)系。

    在抽采參數(shù)一定的情況下，工作面通風(fēng)壓差、風(fēng)量越大，往采空區(qū)漏風(fēng)也越大，漏風(fēng)的路線也越長，漏風(fēng)流過的采空區(qū)面積也越大，工作面瓦斯涌出量就越大，甚至出現(xiàn)回風(fēng)或上隅角瓦斯超限。因此，在采空區(qū)瓦斯涌出量較大時，采取增加工作面風(fēng)量的方法來解決瓦斯問題往往適得其反。工作面風(fēng)量只要能稀釋落煤瓦斯涌出及工作面后方較小范圍內(nèi)的瓦斯涌出即可。

    類似的道理，在工作面通風(fēng)參數(shù)一定的情況下，抽采負(fù)壓、流量越大，其抽采作用于采空區(qū)的面積也越大（工作面漏風(fēng)流經(jīng)的面積越?。?，抽出的瓦斯量也就越多。但是因為采空區(qū)抽采的瓦斯除采空區(qū)自然涌出的瓦斯外，還有一部分工作面漏風(fēng)（也起到攜帶瓦斯的作用）。抽采負(fù)壓與流量也不能過大，否則抽采的瓦斯?jié)舛染秃艿停档土顺椴尚Ч?。因此，隨著工作面的推進，應(yīng)及時調(diào)整抽采負(fù)壓和流量，以適應(yīng)采空區(qū)面積的增大和瓦斯涌出量的增加。

    4)工作面尾巷抽采

    工作面尾巷抽采即在平行于回采工作面的回風(fēng)側(cè)布置兩條巷道，一條作回風(fēng)巷，一條作專用抽采巷，在專用抽采巷內(nèi)設(shè)瓦斯抽采管，并對巷道逐段密閉抽采采空區(qū)瓦斯。回風(fēng)巷與專用抽采巷之間每隔一定距離用聯(lián)絡(luò)巷連通，這條聯(lián)絡(luò)巷平時處于密閉狀態(tài)，當(dāng)工作面接近第一個聯(lián)絡(luò)巷時，拆開第一道密閉，讓工作面風(fēng)流的一部分從工作面后方采空區(qū)進入，再經(jīng)配風(fēng)巷流出。如圖6 -28所示，安順煤礦用這種方法成功解決了9100采煤工作面瓦斯超限問題。

圖6 -27鉆孔抽采法

圖6-28安順煤礦使用的專用瓦斯抽采巷道

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