u型通风工作面瓦斯综合治理技术研究

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1、U型通风工作面瓦斯综合治理技术研究刘雁斌山西晋煤集团寺河煤矿二号井摘要：针对寺河煤矿二号井9煤九四盘区在开采过程中上邻近层3号煤层采空区富含瓦斯、易造成上隅角瓦斯超限，同时遗留的煤柱也造成资源浪费的问题，通过研究9号煤层瓦斯抽采方法和技术，形成一套U型通风工作面瓦斯综合治理技术;利用千米钻机进行邻近层抽采、高低位钻孔抽采以及大孔径钻孔、大流量插管抽采采空区和密闭斜巷抽采采空区等方法，有效地解决了上隅角瓦斯超限问题，解放了3号煤的煤柱。关键词：工作而;U型通风;瓦斯综合治理;高低位钻孔;大流量插管;密闭斜巷;作者简介：刘雁

2、斌(1974-)，男，工程师，毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业，长期从事瓦斯治理技术工作。收稿日期:2017-08-08基金：国家自然科学基金青年科学基金(50904033)Received：2017-08-081概况矿井瓦斯灾害现己成为制约煤矿高产高效开采的拦路虎，为了解决牛产衔接紧张并确保巷道的安全掘进、采面的安全高效生产，瓦斯治理至关重要。寺河矿二号井开采9号和15号煤层，9号煤目前开采九四和九七盘区，15号煤开采十五三盘区。其中在九四西盘区上方对应为寺河矿东井二盘区采空区，该区瓦斯体积分数大于60%,在9号煤层回

3、采时，作为邻近层瓦斯涌出源，易造成U型通风上隅角瓦斯超限，给煤矿通风管理和安全高效牛产带来难题。经研究，确定采取千米钻机进行邻近层抽采、高低位钻孔抽采，以及大孔径钻孔、大流量插管、密闭斜巷抽采采空区等方法，综合治理寺河矿二号井9号煤层瓦斯［1］。2U型通风工作面瓦斯治理2.1千米钻机抽采邻近层千米定向钻机具有井下先进的定向钻进功能。以采动应力及裂隙分布规律为指导,充分利用釆动所形成的“0”型圈，可以将千米钻孔设计布置在煤层顶板的裂隙带中，抽采上、下邻近层涌人采空区的瓦斯。由于千米钻孔均布置在煤层顶板的裂隙带内，高于冒落带

4、高度，因此抽采钻孔有效利用率得到了显著提高。利用千米定向钻机的水平分支功能，沿主孔布置数量不等的几个分支钻孔，抽采采空区回风侧冒落带、裂隙带内的高体积分数瓦斯。通过千米钻机施工1个主孔，然后由主孔施工分支钻孔进行瓦斯抽采，因此只需对开口主孔进行封孔，减小了封孔工程量。由于千米定向钻机施工高位孔所能控制的有效距离变长，钻场个数得以减少，钻机等设备的搬家次数大幅度减少，减轻了工人劳动强度，増加了单位时间内的成孔率［2］。以采动应力及裂隙分布规律为指导，充分利用采动所形成的“0”型圈，因此千米钻孔均设计布置在9号煤层顶板的裂隙

5、带中、距9号煤顶板10^30m范围内，钻孔长度为400^600m（具体长度可以根据实际情况再做调整），钻孔数量不少于2个;主钻孔轨迹水平投影平行于回风巷且距回风巷下帮75~100m范围内，终孔位于工作面前方，同时施工1个或多个分支孔以抽采采空区垮落带、裂隙带的高体积分数瓦斯。千米钻机施工钻孔布置如图1所示。回风巷进风巷(a)平而千米钻孔O(b)剖面图1千米钻机施工钻孔布置下载原图2.2高低位钻孔抽采高低位钻孔临吋抽采指巷道掘进后布置钻场进行抽采，当工作面形成并开采吋，钻孔逐渐拆除或报废。在工作而回风顺槽每隔50ni布置钻

6、场，从钻场向采空区方向布置高低位钻孔，其中高位钻孔开孔高度1.4m,终孔位置位于3号煤层下裂隙带或采空区，总共布置3个，距9煤垂深50m左右。低位钻孔开孔高度1.9m,主要抽木煤层采空区和邻近层瓦斯，共布置6个，终孔位置位于心石灰岩上部，平均距9煤垂深30m左右。根据施工钻孔实际情况，一般选用直径75^100mm钻头，具体布置如图2〜4所示。图3高低位钻孔抽采布置剖面下载原图•3m0.48m■fm低位孔000000D6D5D4D3D2D10.6IDQ0.96G3G2咼位孔G2E■7-图4高低位钻孔布置断面下载原图低位钻孔

7、主要是为了抽采采空区瓦斯，缓解U型通风上隅角瓦斯超限压力；高位钻孔一方面是为了抽采上部3号煤层采空区及邻近层瓦斯，另一方面当工作面回采至高位钻孔时，其上部随岩层垮落而失效，下部就类似于一低位钻孔，所以对9煤上隅角瓦斯治理也有着重要作用。2.3大孔径钻孔抽采采空区瓦斯结合矿井实际情况，在94102西巷每个工作面中部布置钻场，向寺河矿3号煤层工作面两侧布置钻孔，终孔至3煤采空区，并接管路进行长时间抽采。每个钻场布置2组钻孔，分布在钻场两侧，钻孔直径133mm,长度约120叽该方法工程量少，可操作性高，具体布置如图5所示。oL

8、nELQCM94102西巷每个工作面屮部钻场图5大孔径抽采采空区钻孔布置下载原图2.4大流量插管抽釆采空区通过对U型通风方式下工作面瓦斯涌岀规律分析表明：冋采工作面瓦斯体积分数和瓦斯涌出量从进风侧到回风侧逐步增大，工作面瓦斯体积分数和流量在倾向上从进风侧到工作面中部瓦斯体积分数平均增长幅度不大，但从工作面中部到中后部