N2103胶带顺槽超长巷道掘进的瓦斯治理

2018-12-29王伟

山东煤炭科技 2018年12期

王伟

（潞安集团余吾煤业有限责任公司，山西长治 046103）

余吾煤业N2103胶带顺槽位于余吾煤业北二采区，巷道全长3200m，断面为5.4×3.8m，巷道掘进期间迎头可解析瓦斯含量为7.801m3/t，配风量为1776m3/min，平均瓦斯浓度0.48%，风排瓦斯量8.52m3/min，抽采瓦斯量17.99m3/min，巷道瓦斯涌出总量26.51m3/min。2016年4月21日至5月20日，回风流最大瓦斯浓度为0.75%，回风流瓦斯超限严重威胁着N2103工作面的安全生产。为解决超长掘进工作面瓦斯治理问题，特对超长掘进工作面瓦斯治理新模式进行探讨。

1 N2103工作面通风情况

N2103胶带顺槽由4台型号为FBDN07.1/2×45kW风机（两用两备）供风，巷道风量为1776m³/min，风流路线为：北风井东翼胶带大巷、N2103辅助运输巷→风机→风筒→N2103胶带顺槽掘进工作面→N2103胶带顺槽→4#贯→N2103旁路放水巷→N2103回风联络巷→北风井东翼1#回风大巷。

图1 N2103掘进工作面通风系统图

2 N2103胶顺瓦斯治理概况

N2103胶带顺槽可解析瓦斯含量初步测定值为7.801m3/t，巷道掘进时瓦斯治理措施按相对高瓦斯区域进行管理，即迈步钻场边掘边抽+气相压裂+迎头40个释放孔。迈步钻场为巷道每50m布置一个钻场，同侧间距为100m，钻场内布置6个边掘边抽钻孔，每个钻孔设计孔深为120m。巷道每掘进80m进行一次迎头气相压裂，气相压裂后每循环允许掘进50m。迎头释放孔设计深度为15m，钻孔直径65mm，方位沿正头掘进方向，间距1m，排距0.6m，按4横排10纵列均匀布置，释放孔每循环允许掘进7.2m。

3 瓦斯治理存在问题

N2103胶带顺槽在掘进过程中，回风流瓦斯浓度高，2016年5月21日至5月28日巷道瓦斯浓度见表1。

由表1可知，N2103胶带顺槽从5月21日到5月29日回风流最大瓦斯浓度逐渐升高达0.76%，接近0.8%瓦斯预警值，回风流最低瓦斯浓度≥0.43%，胶顺抽采瓦斯纯量在15.67～19.82m3/min之间，抽采瓦斯纯量变化不大，风排瓦斯量变化与回风流平均瓦斯浓度、最高瓦斯浓度变化趋势一致，如图2。

表1 N2103胶带顺槽瓦斯涌出情况

图2 N2103瓦斯浓度、瓦斯涌出量变化曲线

4 原因分析

4.1 风量不足

N2103胶带顺槽掘进过程中随着掘进距离增加，供风距离也随着增加，煤壁瓦斯涌出量逐渐增加，且供风能力逐渐减弱，导致掘进工作面和回风流瓦斯浓度升高，制约工作面掘进速度。

4.2 负压不足

N2103胶带顺槽迈步钻场内施工的掘前预抽孔由北风井永久瓦斯泵站代抽，巷道口孔板负压22kPa，巷道往内延伸2000m后，400瓦斯管末端负压约为17kPa，抽采能力不足。

5 瓦斯治理改进措施

（1）缩短N2103胶带顺槽风机距离迎头的距离，保证N2103胶顺风量充足。

根据N2103胶顺掘进期间瓦斯涌出数据可知，当工作面供风距离（有效煤壁涌出距离）达到1000m左右时，巷道及工作面平均瓦斯涌出量将达到10m³/min左右，且受涌出时间影响，涌出量的80%集中在工作面500m范围以内。解决掘进工作面及回风流瓦斯浓度高的问题，在坚持瓦斯抽采的同时，应尽可能地缩短供风距离，增加工作面有效风量。

N2103胶顺掘进期间共前移局部通风机3次，分别为3#贯、4#贯和5#贯。通过全负压通风系统跟进，局部通风系统前移，不但持续稳定地保证了工作面的有效风量，同时部分巷道煤壁纳入工作面全压通风系统，缩短工作面煤壁瓦斯涌出距离，降低了局部通风系统稀释瓦斯负担，一定程度缓解了工作面瓦斯影响压力。

（2）抽采系统进行优化，将巷道的顺层钻孔单管路抽采更换为双管路抽采，保证钻孔的抽采负压及抽采效果。巷道右帮同时吊挂2趟瓦斯管。

（3）对新鲜煤壁进行喷浆处理，减少煤壁瓦斯涌出量。

N2103工作面切眼开始掘进以后，N2103胶顺供风距离已接近1000m，巷道瓦斯涌出量持续上升，影响巷道掘进施工。为此，对巷道煤壁进行喷涂，喷涂范围为切眼新掘巷道，喷涂材料为水泥砂浆，可减少瓦斯涌出。