上隅角埋管抽采工藝改進(jìn)與應(yīng)用

宋煥虎（開灤（集團(tuán)）唐山礦業(yè)分公司，河北省唐山市，063000）

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上隅角埋管抽采工藝改進(jìn)與應(yīng)用

宋煥虎
（開灤（集團(tuán)）唐山礦業(yè)分公司，河北省唐山市，063000）

摘 要針對(duì)煤礦傳統(tǒng)埋管抽采瓦斯現(xiàn)使用的高密度聚乙烯管路埋管存在的材料成本高、抽采效率低、管路無法回收的問題，唐山礦進(jìn)行了管路回撤裝置的研究，采取無縫鋼管代替高密度聚乙烯管路進(jìn)行埋管，實(shí)施邊采邊拉的方法進(jìn)行抽采，并在采煤工作面進(jìn)行了試驗(yàn)，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞上隅角 瓦斯超限 埋管抽采 拔管機(jī)

1　概況

唐山礦位于河北省唐山市，礦井核定生產(chǎn)能力420萬t/a，根據(jù)《2015年唐山礦礦井瓦斯等級(jí)鑒定報(bào)告》唐山礦絕對(duì)瓦斯涌出量為53.75 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為7.03 m3/t，屬高瓦斯礦井。

唐山礦的工作面瓦斯主要來源于本煤層瓦斯和采空區(qū)瓦斯。但唐山礦井深巷遠(yuǎn)，系統(tǒng)復(fù)雜，采空區(qū)之間相互連通，采空區(qū)瓦斯涌出受大氣壓力影響的問題較為突出，當(dāng)大氣壓力突然降低時(shí)，采空區(qū)瓦斯就會(huì)大量涌出，對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成一定影響?？刂坪凸芾砗貌煽諈^(qū)瓦斯涌出對(duì)保證工作面的安全生產(chǎn)具有重要意義。唐山礦回采工作面全部采用后退式U型通風(fēng)方式，沿工作面進(jìn)入采空區(qū)的風(fēng)流攜帶采空區(qū)的瓦斯大部分從上隅角附近返回工作面，致使上隅角附近的瓦斯?jié)舛容^高。當(dāng)回風(fēng)巷風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5%～0.6%時(shí)，在工作面上隅角就可能出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸蕃F(xiàn)象（瓦斯?jié)舛却笥?.0%）；若回風(fēng)巷風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)一步升高，工作面上隅角的瓦斯超限值也將進(jìn)一步增多，同時(shí)超限區(qū)域會(huì)擴(kuò)大。這樣，工作面上隅角就成為重大瓦斯災(zāi)害隱患和瓦斯事故的高發(fā)區(qū)域，嚴(yán)重威脅著工作面甚至整個(gè)礦井的安全，限制了工作面的產(chǎn)量、機(jī)電裝備能力的發(fā)揮，對(duì)煤礦的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了影響。上隅角瓦斯隱患已成為制約唐山礦安全生產(chǎn)的主要問題之一。

2　傳統(tǒng)埋管抽采瓦斯方法

工作面?zhèn)鹘y(tǒng)埋管方式是在工作面回采時(shí)，在工作面回風(fēng)巷上角最前端預(yù)埋一趟高密度聚乙烯管，隨著回采，管路埋入采空區(qū)中，等管路埋入采空區(qū)10～15 m時(shí)，抽采效果達(dá)到最佳。在瓦斯管路埋入采空區(qū)5 m時(shí)，在回風(fēng)巷上角預(yù)埋第二趟管路，隨著回采一塊埋入采空區(qū)。當(dāng)?shù)诙斯苈仿袢氩煽諈^(qū)10 m后，把第一趟抽采管路斷開，與第二趟抽采管路搭接進(jìn)行抽放，依此順序進(jìn)行埋管抽放，此埋管方法稱為跨步埋管法。

跨步埋管法可有效控制工作面采空區(qū)瓦斯向外涌出，但抽采濃度受管路埋入長度的影響較為明顯，在瓦斯管路埋入采空區(qū)1～5 m時(shí)，瓦斯抽采濃度為1%～3%；埋入5～10 m時(shí)，瓦斯抽采濃度為3%～8%；埋入10～15 m時(shí)，瓦斯抽采濃度為8%～20%。當(dāng)管路繼續(xù)埋深時(shí)，受礦壓影響容易被壓癟，抽采負(fù)壓增大，需更換新一趟埋管；且此方法材料成本高，如一個(gè)1000 m的工作面，需埋入2000 m瓦斯管路。

3　拔管機(jī)抽采瓦斯方法

針對(duì)上述采空區(qū)埋管抽放法存在的采空區(qū)內(nèi)管路無法回撤造成抽放效率低、成本高的問題，特研制了管路回撤裝置來提高上角埋管工藝。此管路回撤裝置利用采面乳化液為動(dòng)力源、拔管機(jī)為動(dòng)力設(shè)備、特制齊口連接無縫鋼管管路為預(yù)埋管路。使用方法為將連接好的無縫鋼管埋入回風(fēng)巷上角，隨著工作面回采進(jìn)入采空區(qū)，當(dāng)管路埋入15～30 m時(shí)，隨著工作面回采，使用拔管機(jī)將管路往外拉，保持管路埋入深度在最佳抽采效果范圍內(nèi)。此上角抽采工藝可以持續(xù)抽采采空區(qū)高濃度瓦斯，提高抽采效率，降低埋管成本。且該工藝實(shí)施簡單可靠，無需設(shè)立專人看管使用，只需根據(jù)工作面回采進(jìn)度定期對(duì)拔管機(jī)進(jìn)行操作即可。此管路回撤裝置的核心為拔管機(jī)，其質(zhì)量及強(qiáng)度影響到管路的正?；爻贰?/p>

4　拔管機(jī)主體結(jié)構(gòu)及工作原理

4.1 拔管機(jī)主體結(jié)構(gòu)

拔管機(jī)主要包括單體液壓支柱、錨固站、動(dòng)力油缸、圓環(huán)鏈、圓環(huán)鏈橫向鎖、預(yù)埋管、專用管接頭、軟管接頭座。拔管機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　拔管機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

4.2 拔管機(jī)工作原理

拔管機(jī)以4個(gè)單體液壓支柱壓戧住錨固站作為支點(diǎn)，利用綜采工作面的乳化泵站為動(dòng)力，利用動(dòng)力油缸收縮牽引連接部件，連接部件牽引預(yù)埋管路進(jìn)行回撤，連接件之間使用圓環(huán)鏈作為連接，牽引時(shí)可固定、松開重復(fù)循環(huán)，達(dá)到長距離多行程牽引，具體實(shí)施過程如下:

（1）按預(yù)埋管路10～15 m時(shí)為最佳抽采效率，將預(yù)埋管預(yù)埋至采空區(qū)以里10 m后開始抽采；

（2）工作面推采5 m后，連接拔管機(jī)各部分組件，將預(yù)埋管路外拉5 m。

如此循環(huán)使用，既避免了采空區(qū)埋管造成的丟失現(xiàn)象，還可保持預(yù)埋管路抽采始終處于采空區(qū)最佳抽采范圍。

圖2　拔管機(jī)布置示意圖

5　工業(yè)試驗(yàn)

5.1 試驗(yàn)工作面概況

拔管機(jī)在唐山礦Y292綜采工作面進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。Y292工作面位于岳胥區(qū)11水平，開采9#煤層，煤層厚7.6～11.9 m，平均厚8.2 m，煤層傾角29°～35°，平均31°，開采深度為－472～－603 m。Y292工作面進(jìn)風(fēng)巷長度為880 m，回風(fēng)巷長度為870 m，采面寬115 m。工作面瓦斯涌出量在7.35 m3/min左右，瓦斯主要來源于本煤層瓦斯和鄰近層采空區(qū)瓦斯。

Y292工作面開采初期使用的是傳統(tǒng)跨步埋管方式，平均抽采濃度為5%～13%，前期投入瓦斯管路1200 m。在工作面開采一半后使用了管路回撤裝置，平均抽采濃度提高到10%～20%，且管路隨采隨拉，不再投入高密度聚乙烯管路。

5.2 效益分析

（1）安全效益。使用拔管機(jī)埋管工藝進(jìn)行采空區(qū)埋管抽采，既可以避免傳統(tǒng)埋管造成的瓦斯管路丟失浪費(fèi)，又能使預(yù)埋管路進(jìn)氣口始終處于采空區(qū)以里10～15 m位置，保證了工作面的安全開采。同時(shí)，采用拔管機(jī)埋管抽采工藝進(jìn)行抽采，減少了上隅角一趟瓦斯管路，優(yōu)化了上隅角局部空間，為工人作業(yè)創(chuàng)造了良好的現(xiàn)場條件。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。拔管機(jī)埋管抽采工藝的應(yīng)用，解決了多年來預(yù)埋管路無法回撤復(fù)用的難題，實(shí)現(xiàn)了高密度聚乙烯瓦斯管路零損耗。按照一個(gè)綜采工作面走向長度1000 m計(jì)算，則使用傳統(tǒng)跨步埋管工藝需要埋管長度為2000 m，按高密度聚乙烯瓦斯管280元/m價(jià)格計(jì)算，則該工作面埋管成本為2000 m×280元/m=56萬元；應(yīng)用拔管機(jī)埋管抽采工藝后，隨著推采進(jìn)度陸續(xù)回撤高密度聚乙烯瓦斯管，完全杜絕了管路損耗，埋管成本為零。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 鄭友剛等.唐山礦高位鉆孔抽放瓦斯在厚煤層中的應(yīng)用［J］.水利采煤與管道運(yùn)輸，2014（4）

［2］ 劉紅.半孤島綜放工作面采空區(qū)瓦斯治理技術(shù)［J］.中國煤炭，2015（8）

（責(zé)任編輯 張艷華）

The improvement and application of gas drainage technology through buried tube on the return corner in the working face

Song Huanhu
（Tangshan Mining Industry Branch Company，Kailuan Group Co.，Ltd.，Tangshan，Hebei 063000，China）

AbstractAiming at the issues that there was high cost of high-density polyethylene tube，low gas drainage coefficient and unrenewable drainage tubes in the course of the traditional gas drainage through buried tubes，the study of the tube withdrawing device was carried out in the Tangshan coal mine，the high-density polyethylene tubes which were buried in the goaf were replaced with seamless steel tubes and the gas drainage tubes were pulled as the working face retreated.The experiments were implemented in the mining working face and good effect was achieved.

Key wordsreturn corner，gas overrunning，drainage through buried tube，tube pulling device

中圖分類號(hào)TD712.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

作者簡介：宋煥虎（1971－），男，河北省豐寧縣人，1996年7月畢業(yè)于河北理工學(xué)院采礦工程專業(yè)，高級(jí)工程師，現(xiàn)任開灤（集團(tuán)）唐山礦業(yè)分公司總工程師。