高瓦斯綜放工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究與應(yīng)用

1 礦井瓦斯源概況
　　現(xiàn)已測定礦井絕對瓦斯涌出量133.5m3/min，相對涌出量16.02m3/t，屬于高瓦斯礦井。礦井通風(fēng)方式為全風(fēng)壓通風(fēng)。礦井瓦斯來源最主要是煤層中游離態(tài)瓦斯和可解析的瓦斯。在開采過程中，采空區(qū)瓦斯主要部分有遺煤釋放瓦斯和鄰近層釋放瓦斯。如遇地質(zhì)構(gòu)造，裂隙內(nèi)也有瓦斯。
　　2 綜放面瓦斯涌出特征分析
　　綜放面采動裂隙場范圍較大，導(dǎo)致瓦斯運移涌出通道較多。受放頂煤藝影響，工作面超前支承壓力影響區(qū)域和采動裂隙場范圍較大，采場圍巖擾動圍更大，煤層中新增大量采動裂隙，形成廣泛的卸壓透氣帶和瓦斯運移通道使瓦斯迅速涌向工作面。綜放面單產(chǎn)量大，瓦斯瞬間涌出量增大。綜放工作面相比綜采面支架間通風(fēng)相對不暢，由于綜放面一次采出大量煤塊，尤其是放煤操作時頂煤迅速塌落，不同體積形狀的塌落煤塊大大增加煤塊暴露時間和面積，加速瓦斯解析速率，容易造成工作面瓦斯?jié)舛人矔r攀升。綜采放頂煤工藝回收率低，丟棄的煤炭導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯積聚量大。
　　3 綜放面瓦斯綜合治理技術(shù)
　　工作面瓦斯主要來源于新割煤塊和暴露煤壁瓦斯涌出及采空區(qū)瓦斯涌出，其中采空區(qū)瓦斯主要源于回采丟煤。S8303工作面通過瓦斯抽放泵與巷道內(nèi)瓦斯抽放管道相連接的方式抽放瓦斯。
　　3.1 巷道布置
　　S8303東部綜放工作面共有一條進風(fēng)巷、一條回風(fēng)巷、一條低位抽采巷和一條走向高抽巷。S8303進、回風(fēng)巷采用順層布孔，進風(fēng)巷施工鉆孔397個，回風(fēng)巷377個。高抽巷水平方向與工作面進、回風(fēng)巷順槽平行。高抽巷須進行永久密閉噴漿并壓直徑510mm瓦斯管，與開采區(qū)管路聯(lián)通共同聯(lián)入瓦斯抽放系統(tǒng)；而低位抽采巷永久密閉噴漿后，壓直徑800mm的瓦斯管與三采區(qū)移動泵站聯(lián)通。
　　3.2 抽放任務(wù)量
　　現(xiàn)已測定S8303東部綜放工作面瓦斯涌出總量為92.1m3/min，若抽放率按90%計算，得出抽放量80.3m3/min，抽放濃度按46%計算，則混合量平均174.56m3/min。該面走向高抽巷的瓦斯抽放任務(wù)由楊坡堰抽放泵站負(fù)擔(dān)，通過瓦斯抽放管路與高抽巷聯(lián)通，對工作面瓦斯負(fù)壓抽放。低位抽采巷抽放混合量為410m3/min，抽放純量7.5m3/min。低位抽采巷瓦斯抽放任務(wù)由三采區(qū)S8303工作面移動泵站負(fù)擔(dān)，通過瓦斯抽放管路與移動泵聯(lián)接抽放。表1為楊坡堰和三采區(qū)S8303工作面移動泵泵站信息。
　　3.3 抽放管徑計算
　?、賁8303東部綜放工作面高抽巷由楊坡堰泵站負(fù)擔(dān)，楊坡堰泵站額定流量為600m3/min，實際最大流量可達額定流量80%，為480m3/min，最大負(fù)壓：60000Pa，楊坡堰泵站至S8303走向高抽巷管路距離為5082m，管路濃度為46%，由式1可得極限管徑為380mm。
　　H=dc×L×Qc2/K×D5（式1）
　　式中：dc為瓦斯對空氣的相對比重；L為瓦斯管路長度；Qc為抽放混合量；K為不同管徑系數(shù)；D為瓦斯管路直徑；H為阻力損失。
　?、赟8303東部綜放工作面低位抽采巷由三采區(qū)移動泵站負(fù)擔(dān)，其中管路濃度為3.5%，由式1可得低抽極限管徑為338mm?，F(xiàn)三采區(qū)移動泵至低位抽采巷瓦斯管路選用直徑610mm瓦斯管，可滿足要求。
　　③楊坡堰泵站至S8303本煤層管路距離6582m，管路濃度10%，由式1得出S8303極限管徑267mm。
　　3.4現(xiàn)場應(yīng)用
　　根據(jù)上面理論管徑計算，選取符合現(xiàn)場情況的瓦斯抽采管規(guī)格。在泵站到楊坡堰風(fēng)井底區(qū)段敷設(shè)直徑800mm瓦斯管558m，在楊坡堰風(fēng)井底到丈八三區(qū)輔助回風(fēng)巷區(qū)段敷設(shè)直徑為510mm的瓦斯管2965m，在丈八三區(qū)輔助回風(fēng)巷到工作面高抽巷區(qū)段敷設(shè)直徑630mm瓦斯管1529m。本煤層管路為直徑380mm瓦斯管1620m，經(jīng)現(xiàn)場檢驗均滿足抽采要求。
　　綜上所述，高瓦斯綜放工作面綜合治理技術(shù)應(yīng)該因地制宜，選擇合適合理的治理方式。經(jīng)過全面系統(tǒng)分析后，選擇合理通風(fēng)方式、鉆孔方式及抽取系統(tǒng)，力求選用出最有效的方式解決瓦斯超限問題，為礦井的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供強有力的保障。