采煤工作面瓦斯综合治理

浅论采煤工作面瓦斯综合治理
孙善研
（黑龙江龙煤矿业工程设计研究院有限公司，黑龙江七台河154600）
摘要该文介绍了利用顶板走向抽放、沿煤层抽放系统技术，对采煤工作面及采空区瓦斯进行综合治理。

解决了回采工作面上隅角及回风瓦斯超限的问题，并取得了良好的效果。

关键词采空区瓦斯高位钻孔顶抽底抽高抽巷道
中图分类号TD712+．54文献标识码C
On the comprehensive management of gas coal face
Sun Shan－yan
（Heilongjiang Coal Design＆Research Institute Co．，Ltd．Dragon，Heilongjiang，Qitaihe，154600）
Abstract Introduced to the use of roof drainage，drainage system along the seam technology，the coal face and gob gas in comprehensive fashion．Recov-ery work to solve the upper corner and return air gas gauge problems，and achieved good results．
Key words gob gas high drilling field elevation drill field top pumping at bay high pumping roadway
对于高瓦斯矿井而言，井下采煤工作面的瓦斯抽放治理技术是一项重要工作。

因此，加大采煤工作面的瓦斯检测、瓦斯管理、瓦斯抽放等治理技术是确保矿井高产高效和安全生产的一项非常重要的措施。

1采煤工作面的瓦斯
1．1采煤工作面及其回风流中瓦斯分析
采煤面及其回风流中的瓦斯积聚或超限的原因，主要存在于采煤面落煤时段煤壁瓦斯的大量涌出及浮煤散发的瓦斯。

因此，采煤工作面的瓦斯抽放治理技术应视为采煤工作面瓦斯治理和控制手段的关键技术措施。

1．2采空区瓦斯分析
瓦斯主要构成部分为甲烷，由于甲烷比空气重量轻，所以采空区瓦斯的运动呈向上部逐渐递增的发展态势。

采空区中的瓦斯还通过煤岩体的裂隙不断向采煤面上隅角移动，造成工作面上隅角瓦斯积聚与超限，从而造成瓦斯事故发生。

因此，治理采煤工作面的瓦斯，应从治理现采空区瓦斯涌出量着手，切断涌向采煤工作面上隅角瓦斯源的通路，以减少涌向采煤工作面及其回风流中的瓦斯量。

2采空区瓦斯抽放治理技术
根据本井田煤层赋存条件及井下实际情况，采空区瓦斯抽放治理技术主要有顶板走向钻孔抽放（俗称：高位钻孔）、高抽巷道。

2．1顶板走向钻孔技术
2．1．1顶板走向钻孔设定理论
*收稿日期：2011－09－29
作者简介：孙善研（1984－），男，汉族，黑龙江省七台河市，学士学位，初级职称，研究方向：矿业技术。

为了更有效地抽出采空区高浓度的瓦斯，顶板走向钻场应布置在预抽煤层上部，与煤层间距保持平行，待采煤面推进至抽放区域时，采空区顶板垮落后产生诸多裂隙，抽放钻孔通过裂隙将采空区积聚的瓦斯抽出。

不仅减少上隅角瓦斯积聚，还可以减少涌向采煤面的瓦斯量。

2．1．2顶板走向钻孔层位选择
钻孔最佳层位应使抽放钻孔布置在采空区冒落带的上部与裂隙带的下部为佳。

七台河矿区煤厚一般为1．0 2．0m，冒落带厚度一般为3 10m，设定顶板走向钻孔布置距离煤层高度在15 20m为宜。

2．1．3顶板走向钻孔间距选择
目前，七台河矿区采煤面走向长度一般在300 800m，工作面长度一般在120 150m，钻场间距应由钻孔深度决定，大部分矿井配备ZDY－3200S型钻机，适用于煤（岩）层钻孔，钻孔深度200 400m，每个钻场布置6 8个钻孔，钻孔呈扇形分布，以5ʎ左右的放射角施工。

两个钻场间距确定原则为前一个钻场终孔位置应超出后一个钻场开孔位置20m左右。

这样可避免抽放盲区，以便于更好的保障采煤工作面的安全生产。

根据现场实践，顶板走向钻孔抽放在七台河西部新兴煤矿、新建煤矿等广泛应用，瓦斯抽放率最高可达到40%以上。

新建煤矿三采区90#右六区段普采工作面使用此项抽放技术，其上隅角瓦斯浓度由0．8%降至0．5%左右，而且降低了工作面的配风量，控制住了上隅角瓦斯积聚超限的现象，确保工作面的稳产高产。

2．2高抽巷道技术
2．2．1高抽巷道设定理论
高抽巷道的应用是建立在顶板走向钻孔抽放的理论之上的，来应对瓦斯涌出量较高的采煤面且顶板岩性强度不够，使得顶板走向钻孔不能正常抽取采空区瓦斯的情况。

为更大程度上抽取采（下转第187页）
较高，受矿井环境约束较小。

井下集中式系统制冷主机离制冷点较近，冷损失较小，效率较高；但该系统对适用环境的要求较高，对设备的要求也比较高，井下冷水机组需采用煤安认证设备，目前只有某些厂家生产的进口井下冷水机组具备煤安证。

实践表明，井上集中式和井上、井下联合集中式系统适用于制冷负荷较大的工程，投资也较大；井下集中式适合于制冷负荷较小的工程，投资较小。

井上、井下联合集中式系统适用于改扩建工程，可充分利用原有设备和管道。

3机械制冰降温技术
机械制冰降温技术是利用地面制冰场制取的粒状冰或泥状冰，通过风力或水力输送至井下的融冰装置，与井下冷冻循环水进行直接热交换，实现矿井降温。

制冰降温技术由于利用冰的溶解潜热进行降温，所以在同样冷负荷的条件下，向井下的输冰量仅为输水量的1/4 1/5，使管道投资费用降低，且不存在过高静水压力和冷凝热放困难等问题，主要电动设备均在井上，不需要防爆，能较好适应矿井的安全要求。

虽然冰制冷系统可以应用于较大的矿井降温系统，但是由于制冰效率低，造成系统投资大，运行费用高，使得该项技术应用具有很大的局限性。

4空气压缩式制冷降温技术
空气压缩式制冷为理想气体的逆向循环系统，高压气体绝热膨胀时，对膨胀机作功，同时气体的温度降低。

其循环型式主要有：定压循环，有回热的定压循环和定容循环。

与液体气化式制冷相比，空气膨胀制冷是一种没有相变的制冷方式，所采用的工质主要是空气。

由于空气压缩制冷循环的制冷系数、单位质量制冷工质的致冷能力小，并且单位制冷量的投资和年运行费用较高。

因此，空气压缩式制冷在矿井降温中很少应用。

5结束语
加强通风、改革通风方式、避开局部热源、预冷进风风流等优化通风系统的方法在我国矿井热害治理中应用较为成熟，隔绝高温围岩、冰冷却降温技术和水冷却技术的研究也有很大的进展，冷水机组降温技术在国外进行得比较早，相对也比较成熟。

各种降温方式均有一定的适用性和限制性，应根据不同的条件进行分析比较，选用经济高效节能的降温系统。

（上接第185页）空区的瓦斯，将抽放钻孔改进为全岩巷道，巷道一侧与回风道连接，另一侧与采空区连接并形成通风系统，采空区瓦斯通过高抽巷道流入回风道，从而降低了采煤工作面回风流中瓦斯浓度。

2．2．2高抽巷道层位选择
与高位钻孔一样，高抽巷道设定在采空区冒落带的上部与裂隙带的下部为佳。

巷道断面按实际情况设定，一般不超过8m2，高抽巷道与回风道连接处设调节风门，可随时对采煤面的瓦斯变化作出调整。

在条件允许的情况下，在高抽巷内布置高位钻孔可对采空区瓦斯起到综合治理的作用。

此项抽放技术也应用于七台河西部矿区高瓦斯煤矿，并且收到显著的效果，经现场效果检验，高抽巷道内瓦斯浓度最高可达1．4%，大幅降低了回风巷中瓦斯超前的可能性。

3采煤工作面瓦斯抽放治理技术
3．1沿煤层钻孔设定理论
高瓦斯采煤面在推进时煤壁会涌出大量瓦斯，造成采煤面瞬时瓦斯超限，由于采煤面对风量限制的要求，在不能增加风量的条件下，只能通过降低瓦斯涌出量的办法，来降低工作面风流中瓦斯含量。

在不影响采煤面正常生产的前提下，对工作面提前进行煤层抽放，来降低采煤面落煤时煤壁涌出的瓦斯量。

经现场实践得到了显著的效果。

按煤层钻孔布置位置不同，又可分为顶抽和底抽两种，顶抽，即：在采煤面上巷布置钻孔，沿煤层向下打钻顶抽；底抽，即：在采煤面下巷布置钻孔，沿煤层向上打钻，此方法常用在采煤面上巷条件不好时实施。

3．2沿煤层钻孔间距选择
钻位间距按照煤层中瓦斯涌出量大小进行适当调整，一般为10 30m，钻孔呈扇形分布，以10 15ʎ范围内的放射角施工，孔深60 100m，每个钻位可布置4 6个钻孔。

当采煤面推进至最近钻位时，及时封堵此钻孔，保证抽放系统不发生短路。

4总结
上述为采煤工作面综合抽放系统论述，为解决采煤面及回风流中瓦斯、采空区积聚的瓦斯超限问题提供了有效地措施及经验数据。

在施工钻孔过程中要严格控制钻孔位置，才能得到更有效的得到抽放效果。

选择合理的钻机能够节省生产成本，选择合理的开孔孔径、抽放管路等使得整个抽放系统更加合理。