高瓦斯矿井沿空留巷瓦斯治理技术研究与应用.pdf
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1、第4 6 卷第7 期2023年7 月煤矿安全环保与煤炭加工高瓦斯矿井沿空留巷瓦斯治理技术研究与应用煤炭与化工Coal and Chemical IndustryVol.46 No.7Jul.2023王艳龙1,牛冠宇,高成章1,薛勤3(1.山西银锋科技有限公司,山西太原0 3 0 0 0 0;2.龙软(山西)智控科技有限公司,山西太原0 3 0 0 0 0;3.山西临县华烨煤业有限公司,山西太原0 3 3 0 0 0)摘要:本文从瓦斯防治方面对沿空留巷技术安全应用进行研究,分析了华烨煤业4 10 5回风顺槽留巷段2 次瓦斯超限,提出了布置留巷顶板瓦斯抽采系统,增设瓦斯涌出监测方式,优化通风系统和
2、合理选择采空区喷涂封闭时间等一系列高瓦斯矿井沿空留巷瓦斯治理技术,并在高瓦斯矿井华烨煤矿进行了应用。结果表明,4 10 5工作面回采期间工作面瓦斯浓度由0.37%降低至0.15%,留巷巷道内甲烷浓度稳定在0.1%0.15%,工作面成功实现沿空留巷1050m,验证了无煤柱自成巷沿空留巷技术在高瓦斯矿井应用的可行性,同时也为类似条件矿井瓦斯治理提供了思路和手段。关键词:高瓦斯;沿空留巷;瓦斯抽采系统;通风系统;瓦斯涌出监测;采空区封闭中图分类号:TD712文献标识码:B文章编号:2 0 95-597 9(2 0 2 3)0 7-0 10 7-0 3Research and application
3、of gas control technology for gob-side entry retaining in high gas mineWang Yanlong,Niu Guanyu 3,Gao Chengzhang,Xue Qin3(1.Shanxi Yinfeng Technology Co.,Ltd.,Taiyuan 030000,China;2.Longruan(Shanxi)Intelligent Control Technology Co.,Ltd.,Taiyuan 030000,China;3.Shanxi Linxian Huaye Coal Industry Co.,L
4、td.,Taiyuan 033000,China)Abstract:This paper studies the safety application of gob-side entry retaining technology from the aspect of gas preventionand control,analyzes the 2 times of gas overrun in the 4105 return air roadway section of Huaye Coal Industry,and putsforward a series of gas control te
5、chnologies for gob-side entry retaining in high gas mine,such as arranging the gas drainagesystem of the roof of the retaining roadway,adding the gas emission monitoring method,optimizing the ventilation systemand reasonably selecting the spraying and sealing time of the goaf,which are applied in Hu
6、aye Coal Mine of high gas mine.The results show that during the mining period of 4105 working face,the gas concentration in the working face is reducedfrom 0.15%to 0.15%,the methane concentration in the retained roadway is stable at 0.1%0.15%,and the workingface successfully realizes 1050 m gob-side
7、 entry retaining.The feasibility of the application of gob-side entry retainingtechnology without coal pllar in high gas mine is verified,and it also provides ideas and means for gas control in mines withsimilar conditions.Key words:high gas;gob-side entry retaining;gas extraction system;ventilation
8、 system;gas emission monitoring;closedgoaf生产条件的矿井得到了验证和应用,但瓦斯、地质0引言构造、通风、水文条件、防灭火等各类特殊的生产随着能源紧张局面和环保压力的进一步发展,条件却成为制约沿空留巷技术大范围推广的重要因煤矿绿色开采技术得到了快速的推广和发展,沿空素,尤其是沿空留巷留巷段瓦斯治理问题,成为高留巷作为一种高效、绿色的开采技术,在各类不同瓦斯矿井是否能够应用沿空留巷技术的首要考虑因责任编辑:高小青D0I:10.19286/ki.cci.2023.07.028作者简介:王艳龙(1993 一),男,山西太原人,助理工程师。引用格式:王艳龙,牛冠
9、宇,高成章,等.高瓦斯矿井沿空留巷瓦斯治理技术研究与应用 J1.煤炭与化工,2 0 2 3,4 6(7):10 7-10 9,114.1072023年第7 期素。何满潮提出“切顶短臂梁理论”,形成了无煤柱自成巷110 工法煤矿开采技术,并首次将该技术应用于煤与瓦斯突出矿井白皎煤矿2 4 4 2 工作面,证实了无煤柱自成巷技术在高瓦斯矿井乃至突出矿井中可行性,为高瓦斯矿井沿空留巷技术的推广提供了可靠的理论基础和实践论证;刘锋、秦华斌分析了回采工作面瓦斯的分布规律,针对不同的区域采取了不同的瓦斯治理技术,实现了工作面以及沿空留巷瓦斯治理,为高瓦斯矿井瓦斯治理技术的研究提供了值得借鉴的设计方案 2-
10、3 ;阳骏重点介绍了通过实施高位、下向抽采系统,调整双巷的风量,实现了工作面的安全回采,证实了瓦斯抽采是沿空留巷瓦斯治理的一种关键手段;马步才、罗中、王小龙从顶板补强支护,回采工艺,瓦斯治理,效益分析等方面论述了各类沿空留巷技术在高瓦斯矿井成功实施,证实了高瓦斯矿井实施沿空留巷的必要性和可实施性 5-7;何满潮分析了矿山压力与瓦斯涌出量的变量关系,通过实验模拟,得出了瓦斯涌出量与矿山压力成正相关,论证了切顶卸压无煤柱自成巷110 工法通过切断应力传递,形成卸压区大幅减小瓦斯涌出压力和流量8;栾恒杰、李臣武详细介绍了通过建立瓦斯抽放系统,优化抽放孔布置,采取层位抽放的方式,解决了回采工作面瓦斯涌
11、出造成的超限问题,实现了高瓦斯矿井无煤柱自成巷沿空留巷技术的应用 9-10 。为了解决沿空留巷瓦斯超限问题,研究人员多集中在瓦斯治理的方式和基础理论分析上,只对工作面回采期间的瓦斯治理问题进行了研究说明,而未能对瓦斯的监测方式和沿空留巷留巷段稳定区域内瓦斯涌出的异常现象进行研究,本文在分析华烨煤业4 10 5回风顺槽留巷段2 次瓦斯超限原因的基础上,通过建立采空区瓦斯监测系统,增加顶板瓦斯抽采系统配合采空区封闭等方式,实现了高瓦斯矿井沿空留巷瓦斯治理。1工程概况为最大限度的实现煤炭资源的高效开采,华烨煤业在4 10 5工作面实施无煤柱自成巷沿空留巷技术,4 10 5工作面走向长度为17 4 6
12、 m,倾向长度为199 m。开采煤层4 号煤层最大埋深4 55m,瓦斯绝对涌出量3 6.4 0 m/min,矿井瓦斯相对涌出量16.4 0m/t,回采最大绝对涌出量5.0 9m/min,掘进最大绝对涌出量1.3 0 m3/min,矿井二氧化碳相对涌出量2.19 m/t,矿井二氧化碳绝对涌出量4.8 6108煤炭与化工m/min,为高瓦斯矿井。工作面实现“W”型通风方式,两工作面运输顺槽进风,4 10 5工作面回风顺槽回风(图1)。运输顺槽回风顺槽4 10 5工作面运输顺槽_4 10 4 工作面图1W通风方式Fig.1 W ventilation mode工作面抽采系统,在回风顺槽布置抽放管路,
13、在4 10 5回风顺槽共设计3 个高位钻场,1号钻场设置在距离出口110 0 m处,2 号钻场设置在距离出口58 0 m处,3 号钻场设置在回风顺槽口联巷处(图2)。3号钻场Fig.2 Location of drilling site2瓦斯涌出异常现象4105回风顺槽留巷段,4 10 4 回风隅角甲烷传感器T0有一次持续3 3 s浓度0.8 2%的超限报警,4104工作面甲烷传感器T1有一次持续3 3 s浓度1.37%的超限报警,且第二次超限报警有明显的突升现象,4 10 4 工作面甲烷传感器后路其余甲烷传感器均有明显的波动出现。根据监控系统的数据及现场反馈的信息,造成甲烷传感器超限可能存在
14、以下几种原因。(1)开切眼未进行切顶卸压,可能存在局部悬顶现象,顶板局部来压垮落,加上喷涂封闭质量不可靠,顶板裂隙,造成采空区瓦斯突然涌入巷道造成短时间的甲烷浓度升高的现象。(2)4 号煤与5号煤之间受夹层厚度小,甚至4 号煤顶板直接为5号煤,造成5号煤受4 号煤采动影响,赋存的瓦斯涌向4 10 5工作面采空区,然后通过顶底板裂隙,涌向留巷巷道造成甲烷浓度升高。(3)甲烷受到地质、通风、生产等多种条件的影响,在分析甲烷浓度的变化是应从多个方面综合考虑,采取的治理技术手段也应该是综合考量,从它的赋存条件来源人手,从通风抽采、协调生产方面考虑,采取多种技术手段去解决。甲烷监测系统布置如图3 所示。
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