王佳佳
(大同煤礦集團軒崗煤電有限責任公司劉家梁礦,山西 大同 034114)
劉家梁煤礦位于山西省原平市軒崗鎮(zhèn)西南,隸屬于軒崗煤電有限責任公司,是高瓦斯礦井。劉家梁煤礦5#煤層屬于“三軟煤層”,煤質松軟、透氣性較差,瓦斯治理難度相對較大[1-3]。5136工作面位于5#煤層513采區(qū),5136工作面設計走向長度1 140 m,傾向長度125 m,工作面傾角8°左右,煤層平均厚度9.7 m左右。工作面采用U型通風,皮帶順槽進風,軌道順槽回風,為上行通風,工作面計劃配風在1 300 m3/min~1 500 m3/min。
為保證5136工作面安全回采,在5136工作面進、回風巷順層掘進期間,對5136工作面瓦斯基礎參數(shù)進行測定。通過測定,進風巷瓦斯含量為5.40 m3/t,殘存量為1.21 m3/t,回風巷瓦斯含量為5.32 m3/t,殘存量為1.2 m3/t。其余瓦斯參數(shù)吸附常數(shù)a為18.763 9 m3/t,b為0.829 7 MPa-1,水分為2.91%,灰分為13.18%,揮發(fā)分為28.06%,視相對密度為1.35 t/m3,孔隙率為1.48%,放散初速度為9.6 mL/s,堅固性系數(shù)為0.55,鉆孔流量衰減系數(shù)為0.437 5 d-1~0.519 3 d-1,透氣性系數(shù)為0.272 m2/MPa2·d~0.486 m2/MPa2·d。
2.2 工作面瓦斯涌出量預測
采用分源預測法對5136工作面瓦斯涌出量進行預測。預測條件為:煤層厚度9.7 m,工作面日產(chǎn)量為3 500 t,回采率為93%。上鄰近層包括2#、3#、4#煤層,與煤層間距分布為49.5、42.9、17.30 m,煤層厚度分布為5.70、1.33、0.85 m,下鄰近層為6#煤層,與5#煤層間距為5.0 m,煤層厚度為2.20 m,其中,2#煤層瓦斯含量為3.22 m3/t,殘存量為1.22 m3/t,3#、4#、6#煤層瓦斯含量參照5#煤層瓦斯含量。對5136工作面進行瓦斯涌出量預測,回采期間絕對瓦斯涌出量為30.19 m3/min,相對瓦斯涌出量為12.43 m3/t,預測結果如表1所示。
表1 5136工作面瓦斯涌出量預測結果表
5136工作面回采期間瓦斯涌出量超過5 m3/min,需要采取瓦斯抽采措施保證工作面安全回采。5136工作面采取瓦斯抽采措施包括:上隅角埋管抽采、頂抽巷順層孔抽采、頂抽巷密閉瓦斯抽采、底抽巷瓦斯抽采。
根據(jù)相鄰工作面瓦斯抽采效果經(jīng)驗,在低負壓支管迎頭抽采管連接5根4寸軟管并壓入上隅角垛袋內(nèi),抽采袋內(nèi)瓦斯。瓦斯抽采管路布置圖如第100頁圖1所示。
圖1 5136工作面上隅角埋管抽采瓦斯示意圖
5136頂抽巷沿5#煤層頂板掘進,位置在回風巷切眼至頂抽巷,長為168 m,每2 m施工一個瓦斯鉆孔,偏角90°,傾角-7°??咨?0 m,對本區(qū)域煤體進行提前預抽。頂抽巷順層鉆孔抽采示意圖如圖2所示。
圖2 5136工作面頂抽巷順層鉆孔抽采示意圖(m)
5136工作面頂抽巷施工巷道1 070 m,沿5#煤層頂板掘進,5136頂抽巷與5136回同順槽內(nèi)錯20 m布置巷道,巷道掘進到距切眼3 m,頂抽巷敷設了2趟瓦斯抽采管,對頂抽巷進行封閉抽采。封閉頂抽巷抽采瓦斯如圖3所示。
圖3 5136工作面頂抽巷密閉抽采示意圖
5136工作面底抽巷[4]掘進期間上、下幫每間隔30 m布置一個鉆場(深4 m、寬4 m、高3 m),上下幫鉆場進行交錯布置,上幫每個鉆場施工21個上向鉆孔,下幫每個鉆場施工18個上向鉆孔,孔深為16 m~70 m,終孔位置在5#煤層頂板,終孔成網(wǎng)格式布置(10 m×10 m),對5136采掘工作進行提前預抽,進行卸壓5136工作面瓦斯。5136工作面回采后繼續(xù)邊采邊抽抽采瓦斯,5136底抽巷瓦斯抽采如圖4所示。
圖4 5136工作面底抽巷瓦斯抽采示意圖(m)
通過上述4種瓦斯抽采方式對5136工作面進行瓦斯治理,現(xiàn)5136工作面回采期間,上隅角瓦斯?jié)舛葹?.42~0.53%,回風流瓦斯?jié)舛葹?.25~0.34%,保證了工作面安全回采。
5#煤層屬于“三軟”煤層,是礦井瓦斯治理工作的重點。針對5136工作面采取了上隅角埋管抽采、頂抽巷順層孔抽采、頂抽巷密閉瓦斯抽采、底抽巷瓦斯抽采等綜合瓦斯治理措施,通過治理,5136工作面回采期間瓦斯治理取得了良好效果,為本礦其他工作面生產(chǎn)提供了治理依據(jù)。