凤凰山矿15号煤层“U”型综采工作面瓦斯治理研究与应用

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矿井瓦斯是煤矿生产过程中的一大危险因素。瓦斯事故是煤矿最为严重的自然灾害之一,特别是随着开采深度的加深,采空区范围的扩大,瓦斯灾害日益突出,所以瓦斯治理成为矿井灾害防治的重点。凤凰山矿151304工作面为凤凰山矿15号煤层三水平南翼盘区首采工作面,为最大程度地减少工作面巷道的掘进量,保证矿井生产的正常衔接,该工作面采用“U”型通风方式。在回采初期实施强制放顶和老顶初次来压时均出现瓦斯超限现象,影响了工作面正常生产因此,本文针对凤凰山矿151304“U”型综采工作面回采实际情况。对15号煤层瓦斯吸附常数、含量、压力、放散初速度、钻孔衰减系数等基础参数进行测定与讨论,初步掌握了凤凰山矿15号煤层瓦斯涌出的基本特征;然后根据工作面初采期间瓦斯涌出的基本情况,对瓦斯来源予以分析并对各来源涌出量进行量化,并通过对煤层上覆岩层采动裂隙分布和采空区瓦斯运移规律的分析,得出煤层顶板裂隙是高浓度瓦斯富集区,为采空区瓦斯治理提供了理论依据。工作面回采初期出现瓦斯超限后,先后使用增大工作面风量、改变通风系统等治理措施,均无法达到治理瓦斯超限的目的。而后采用高位钻孔瓦斯抽采技术,即在工作面回风巷距开切眼120米处布置一个高位钻场并扇形布置24个钻孔,钻孔高度位于冒落带顶部与裂隙带中下部,这样不仅有效地截留上邻近层瓦斯涌入本采空区,也有效地改变了本采空区瓦斯的流场分布,治理效果明显。当回采过距开切眼280米后,由于上邻近层9号煤由实体煤变为采空区,瓦斯涌出量明显减少。同时鉴于高位钻孔施工相对复杂和困难,故改用顶板走向钻孔抽放瓦斯。在工作面回风巷,间隔60米设置一个顶板走向钻孔抽放钻场,占道施工,每个钻场布置8个孔。抽放总量为103m3/min左右,抽放浓度平均为4%,抽放纯量为4.12m3/min。实施抽放后,直至工作面回采结束,上隅角以及回风巷瓦斯浓度均在0.8%以下,取得了较好的效果,确保了矿井安全生产,对类似条件下矿井瓦斯治理提供了参考。
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