专利名称：一种大采高综放工作面瓦斯治理方法
技术领域：
本发明涉及煤矿安全技术领域，具体是一种大采高综放工作面瓦斯治理方法。
背景技术：
近年来，随着放顶煤开采技术和装备水平的提升，综放工作面煤炭产量逐年提高。综放工作面落煤强度增大，瞬间瓦斯涌出量成倍增长，特别是特厚煤层大采高综放工作面开采时，由于煤层一次采出厚度大，与普通综放面相比，工作面采动影响范围扩大、原有的瓦斯空间分布发生较大的变化，瓦斯涌出极不均衡，导致工作面回风瓦斯和上隅角瓦斯超限，如果采用的治理技术不当，极易发生瓦斯爆炸事故，造成重大人员伤亡。因此，瓦斯超限问题严重地制约综放工作面高强度开采煤炭优势的发挥，造成巨大的经济浪费。
特厚煤层大采高综放工作面开采具有高产、高效、高回收率特点，对我国煤炭工业的发展具有重要影响。据统计，目前已建成和正在建设的千万吨级矿井主采煤层也均为厚及特厚煤层，这些千万吨级高效现代化矿井(如大同矿区的塔山矿)均面临着瓦斯、火灾、煤尘等问题，严重制约了工作面的生产，主要表现一是煤层开采强度大且不均衡，造成工作面上隅角和回风瓦斯常超限，工作面被迫停产；二是工作面风量增加、放煤高度大，造成采空区漏风严重，煤炭自然发火的危险性增加。上述问题在我国煤矿大采高综放工作面具有普遍性，极大地限制了高效能采煤技术装备的发挥，并给矿井的安全生产带来了隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种大采高综放工作面瓦斯治理方法。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是
一种大采高综放工作面瓦斯治理方法，沿与回风巷及进风巷平行的方向布置沟通采空区冒落带的专用排瓦斯巷，在工作面停采线位置处对专用排瓦斯巷进行封闭，并在用于封闭的封闭墙内预埋抽放瓦斯管道，对专用排瓦斯巷内的瓦斯进行抽放；工作面上下隅角进行粉煤灰墙封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。本发明的工作面回采巷采用“U+I”布置方式，即在回风巷与进风巷之间布置专用排瓦斯巷，并将专用排瓦斯巷密闭后抽放采空区瓦斯。将瓦斯搬移到专用排瓦斯巷内，该巷道内瓦斯处在爆炸范围内，存在安全隐患，采取多种防护措施控制引爆瓦斯火花的产生，如禁止作业、行人、安装电器设备，对巷道进行喷雾降温等措施后，可使事故危险程度大大地降低。为减少采空区漏风和防止采空区煤炭自燃发火，工作面上下隅角及时进行粉煤灰墙封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。对上隅角或后运输机道出现局部瓦斯超限，可采用通风方法(挂风帘)对局部瓦斯积聚进行处理。大采高综放工作面由于采放高度较大，采空区冒落高度和采动影响范围增大，导致工作面采空区涌出量大。本发明所述的大采高综放工作面瓦斯治理方法，为特厚煤层综放开采的广泛应用提供安全保障，从而大大提高煤矿生产效率。
图I为专用排瓦斯巷密闭抽放方案示意图。图2为专用排瓦斯巷密闭施工图。图3 (a)为构筑封堵墙前采空区漏风对比图。图3 (b)为构筑封堵墙后米空区漏风对比图。图4为风帘法处理局部瓦斯超限方法示意图。图5为专用排瓦斯巷道密闭抽放期间抽放量变化曲线。 图6为专用排瓦斯巷道密闭抽放期间上隅角、回风浓度曲线。图中，I-专用排瓦斯巷，2-密闭墙，3-抽放管路，4-注浆管，5-观测管，6-风帘。
具体实施例方式本发明所述的一种大采高综放工作面瓦斯治理方法，沿与回风巷及进风巷平行的方向布置沟通采空区冒落带的专用排瓦斯巷，在工作面停采线位置处对专用排瓦斯巷进行封闭，并在用于封闭的封闭墙内预埋抽放瓦斯管道，对专用排瓦斯巷内的瓦斯进行抽放；工作面上下隅角进行粉煤灰墙封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。以下结合同煤集团塔山煤矿为例，对本发明要求保护的方法做具体说明。工作面8105位于一盘区的中部，东邻8104工作面，正在回采；西邻8106工作面未开掘；南接1070回风巷，连通1070皮带巷、1070辅运巷；切眼以北为口泉铁路保护煤柱。煤层可利用厚度9. 42 19. 44m，平均厚度16. 8m，煤层倾角I 3°，平均2°。工作面煤层标高为+1015 +1038m，走向长度2966m，倾斜长度207m。采用综采放顶煤开采工艺，全陷法管理顶板，割煤高度4. 5m，平均放煤高度12. 3m。3 5#煤层原始瓦斯压力为0. 14
0.17MPa，煤层瓦斯含量为I. 6 I. 97m3/t，平均为I. 78m3/t，煤层透气性系数为171. 71 428. 80m2/MPa2 d,百米钻孔瓦斯流量为0. 015 0. 0212m3/min hm ;钻孔瓦斯流量衰减系数为0. 602 0. 7427CT1。3 5#煤层原煤瓦斯残存量为I. 17m3/t。煤层属自燃煤层，最短发火期为60天；煤层具有煤尘爆炸的危险性，爆炸指数为37%。3 5#煤层首采面的瓦斯来源主要为采空区瓦斯涌出，造成上隅角和回风巷瓦斯经常超限，影响了综放工作的效能，且带来安全隐患。I. U+I型通风巷道布置工作面瓦斯治理
专用排瓦斯巷沿2#煤底板布置，内错20m，距5104巷顶板10 20m，这个位置正处在采空区冒落带内，考虑到专用排瓦斯巷与采空区冒落带沟通，专用排瓦斯巷回风量大小受采空区冒落煤和岩石堆积疏密程度限制，使专用排瓦斯巷的风量调节和回风瓦斯浓度较难控制，再加上煤层顶板冒落带高顶冒落空间内瓦斯浓度较高，将专用排瓦斯巷回风瓦斯浓度控制在2. 5%以下难度较大，针对这一情况，本方案是在8105工作面采用专用排瓦斯巷密闭抽放采空区瓦斯。当采取增阻、增加专用排瓦斯巷风量等辅助措施后，仍不能使专用排瓦斯巷回风瓦斯浓度降到2. 5%以下时，专用排瓦斯巷不允许采用全负压通风引排采空区瓦斯，此时应将专用排瓦斯巷I进行密闭，在工作面停采线位置处，作为高位瓦斯抽放巷I进行管理，并在密闭墙2预埋抽放瓦斯管道，密闭墙2为粉煤灰墙，在两堵粉煤灰墙之间灌注粉煤灰浆，在密闭墙2内还预埋注浆管4和观测管5，用抽放管路3对专用排瓦斯巷进行大流量抽放。试验方法见图1，专用排瓦斯巷密闭方法见图2。2.上下隅角封堵、引导风流稀释瓦斯措施
8105工作面采用的是锚索支护，且工作面头三架，尾四架不放煤，导致了工作面端头与上隅角处的煤体采过后垮落不充分，形成了与采空区相沟通的通道，为采空区深部的瓦斯涌出提供了通道。在8105工作面抽放瓦斯系统未建立之前，在上隅角处每隔IOm构筑封堵墙，下隅角每隔20m构筑封堵墙，改变采空区漏风流流场，将涌向上隅角处的采空区瓦斯引导到工作面深部，再利用风帘将涌出的瓦斯合理稀释，有效地降低工作面上隅角处的瓦斯浓度。构筑封堵墙前与构筑封堵墙后的采空区瓦斯涌出对比如图3所示，在工作面下隅角处构筑封堵墙，可以相对减少工作面的长度，减少向采空漏风量，缩小采空区漏风带的宽度，减小采空区漏风携带瓦斯量；在工作面下上隅角处构筑封堵墙，可以改变上隅角采空区 漏风流动方向，缓解工作面上隅角瓦斯超限压力，有利于上隅角超限瓦斯稀释。(3)加强超限地点的局部通风措施
根据对8105工作面瓦斯涌出预测和已采工作面初采区的实际瓦斯涌出结果可以看出，开采初期工作面正常瓦斯涌出量不大，一般在6 10m3/min之间，仅靠传统的“U”型通风方式就可解决回风瓦斯超限问题，但由于放顶煤工作面的瓦斯涌出在时间、空间上极不均衡，即采煤工序不同瓦斯涌出量差异较大，工作面割煤、放顶煤和煤层顶板周期垮落三工序同步时，采空区瓦斯涌出量最大，上隅角后部输送机上方及放煤口瓦斯超限，必须要加强回风隅角、回风处局部通风。治理上隅角和支架后部输送机上方及放煤口等地点瓦斯超限方法是采用风帘法，从第121或第120支架处挂风帘(见图4)，增加支架后部输送机上方及放煤口的通风量，降低该处的瓦斯浓度。2.专用排瓦斯巷道密闭抽放采空区瓦斯效果分析
专用排瓦斯巷密闭抽放后，8105工作面采空区瓦斯得到治理，经过6个月观测，专用排瓦斯巷密闭抽放混合瓦斯量500 700m3/min，其中抽出纯瓦斯量30 40m3/min，最大抽放瓦斯量50 m3/min,平均抽放瓦斯量30m3/min。工作面上隅角瓦斯浓度控制在0. 3^0. 7%之间；工作面回风瓦斯浓度控制在0. 4%以下；工作面11(T120#支架之间后溜通道放煤时瓦斯浓度降到0. 5%以下，消除了放煤时110# 120#支架后溜通道瓦斯浓度现象。表现出专用排瓦斯巷道密闭采空区瓦斯具有明显效果，能够解决采空区瓦斯涌出造成工作面上隅角和回风流瓦斯超限问题。专用排瓦斯巷道密闭抽放采空区瓦斯治理效果见图5 图6。
权利要求
1.一种大采高综放工作面瓦斯治理方法，其特征在于沿与回风巷及进风巷平行的方向布置沟通采空区冒落带的专用排瓦斯巷，在工作面停采线位置处对专用排瓦斯巷进行封闭，并在用于封闭的封闭墙内预埋抽放瓦斯管道，对专用排瓦斯巷内的瓦斯进行抽放；工作面上下隅角进行粉煤灰墙封堵，上隅角每隔IOm封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。
全文摘要
本发明涉煤矿安全技术领域，公开了一种大采高综放工作面瓦斯治理方法，是沿与回风巷及进风巷平行的方向布置沟通采空区冒落带的专用排瓦斯巷，在工作面停采线位置处对专用排瓦斯巷进行封闭，并在用于封闭的封闭墙内预埋抽放瓦斯管道，对专用排瓦斯巷内的瓦斯进行抽放；工作面上下隅角进行粉煤灰墙封堵，上隅角每隔10m封堵一道，下隅角每隔20m封堵一道。本发明的工作面回采巷采用“U+I”布置方式，即在回风巷与进风巷之间布置专用排瓦斯巷，并将专用排瓦斯巷密闭后抽放采空区瓦斯，为特厚煤层综放开采的广泛应用提供安全保障，从而大大提高煤矿生产效率。
文档编号E21F7/00GK102748064SQ20121025068
公开日2012年10月24日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者于斌, 付茂全, 杨智文, 杨鑫春, 王爱国, 王立兵 申请人:大同煤矿集团有限责任公司