平煤八矿内错瓦斯巷防瓦斯技术

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1、1 前言八矿大采高工作面所采煤层为突出、 易燃、 复合煤层， 存在严重的瓦斯超限和自然发火危险， 为了保证工作面的安全回采， 必须研究既能防止工作面瓦斯超限、 又能有效地防火， 还能减少工作面瓦斯抽放工程的技术。 在工作面所采的戊九煤层上部48m的戊8煤层中布置内错巷，将其封闭，将瓦斯抽放管伸入密闭 内，用巷道抽放瓦斯，就能达到上述目的。内错瓦斯巷巷道抽放瓦斯优点为： 抽放流量大，负压大，不存在钻孔封孔和终孔塌孔问题，稳定性好，其巷内瓦 斯浓度随工作面瓦斯涌出量变化，当工作面周斯来压、瓦斯涌出量大幅增加时，巷内瓦斯抽放浓度增加， 工作面风流中瓦斯浓度变化较小。 瓦斯抽放巷位于上隅角上部， 离上

2、隅角较近， 其强大的负压作用于工作面上隅角， 能将上隅角大量瓦斯抽走， 使上隅角瓦斯不超限。 瓦斯抽放巷抽瓦斯的方向与工作面推进方向一致， 而且抽放负压主要作用于采空区冷却带， 对采空区氧化带影响较小， 对采空区的防火影响不大。 在密闭外利用其有利位置， 还可布置高位钻孔， 抽更高浓度的瓦斯，满足民用需要。我国铁法、阜新、宁煤用此方法取得了好的防火防瓦斯效果，但这种方法尚未进行工业试验，未进行系统科学研究，对这种方法的参数：巷道高度、内错距离、支护方式、密闭封闭位置、闭内瓦斯抽放管径、抽放负压，架前漏顶时上隅角瓦斯的超限处理、瓦斯巷的防火、采空区的三带变化、采空区的防火技术、瓦斯抽放与注氮防火

3、的关系等问题均未进行研究。 如对上述问题处理不当， 将发生瓦斯超限或自然发火， 近年来这些矿也曾发生过工作面自然发火和严重瓦斯超限， 故立项对此技术进行系统深入研究， 能提高此项技术的安全性和防火防瓦斯效果，并在平煤和全国推广。经平煤集团公司有关专家论证， “内错瓦斯巷大采高工作面防瓦斯防火技术研究 ”项目被列为公司重大攻关项目，起止年限为 2008 年 1 月至 2008 年 12 月，承担单位为集团公司通风中心、 技术中心和 8 矿， 主要协作单位为阜新兴纪煤矿技术信息服务所。根据项目任务书的要求，通风中心、技术中心、 8 矿和阜新兴纪煤矿技术信息服务所。从2008 年 1 月至 2008

4、 年 10 月完成的研究内容为：1）工作面内错瓦斯高抽巷布置参数及巷抽瓦斯技术；2）工作面上隅角瓦斯治理技术；3）瓦斯燃烧与煤层自燃的条件与判别方法和治理技术；4）内错、外错高抽巷瓦斯抽放效果与综合防灭火技术；5）内错、外错高抽巷条件下采空区自然发火三带分布规律;6）工作面回收期间防灭火技术；7）工作面供风量与自然发火的关系。本研项目采用的技术路线如下框图所示：本项目已按进度完成了项目任务书规定的研究内容，有效地防止了试验工作面自然发火，保证了矿井安全生产，达到了预期目标。2 试验工作面概况选八矿戊9。 10-12140 工作面为本项目实验工作面，该工作面为高瓦斯易燃复合突出煤层大采高工作面，

5、工作面走向总长度为806m,其中沿走向前194m的工作面倾斜长度为133m,后612m工作面的倾斜长度为170m。工作面位于戊 二下延采区西翼，东至戊二下延皮带，北为未开采的戊9.10-12160采区，西至风井戊组保护煤柱。南邻戊 9.10-14131 采面（里段） 、戊 9.10-12121 采面（外段）。工作面煤层底板标高-442m-490m,埋藏深度为584670ml煤的坚固性系 数f=0.50.7,工作面绝对瓦斯涌出量为20n3/min,相对瓦斯涌出量为16m3/t , 煤层具有自然发火危险性，自然发火期为36个月，最短发火期为58天。煤层 的水份为25%灰份为25%挥发份为32%煤层

6、的爆炸指数为38%戊9.10煤 层直接顶板为砂质泥岩和粉砂岩。工作面风量为 1700 m/min2800m3/min ,巷 道布置如图1所示：除布置进、回风顺槽外，还内错于回风顺槽 10m,在离戊9 煤层垂高410m的戊8煤层中布置了一条中位瓦斯抽放巷。运顺内错瓦斯抽放巷运咂图1试验工作面巷道布置图3内错瓦斯巷抽放瓦斯技术3.1 内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯方法内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯的方法如图 2的所示：8图2内错瓦斯抽放巷布置示意图在内错瓦斯抽放巷与联络巷交叉处以里 2m地方打密闭一道，闭面及周边喷 浆，在闭的中上部设置500mme斯抽放管1根，抽放管伸入闭内58m,闭外抽 放软管上设置10m

7、ms气支管，长度为0.2m,在闭的中上部还设置50mmE察 取气管一个。闭外的抽放管与矿井抽放系统管路联接，利用瓦斯抽放泵通过中 500mm?抽排内错瓦斯抽 放巷的瓦斯（见图3）。图3抽放瓦斯密闭布置图3.2 瓦斯抽放系统瓦斯抽放流量由于工作面离地面工业广场距离太长，故选井下移动式抽放系统抽放瓦斯。瓦斯抽放泵流量用下式计算:QKQ泵= C式中：Q泵-瓦斯抽放泵的额定容量，m3/min ；E Q-矿井纯瓦斯最大抽放量，m3/min ；C-瓦斯泵入口混合瓦斯浓度，取为10%-瓦斯泵机械效率，5070%取为60%20K-抽放瓦斯不均匀系数取值1.2根据对工作面绝对瓦斯涌出量的计，工作面的绝对瓦斯涌出

8、量为m3/min30m3/min ,工作面回风顺槽风量为 2000 nm/min ,可风排18 m3/min瓦斯,还剩12 m3/min的瓦斯需抽走，故取2 Q为12n3/min将以上数据代入上式，计算出需要的瓦斯抽放泵的最大容量为 250 m3/min , 故选2台流量为150 m3/min的瓦斯抽放泵，当瓦斯小时1台运行，当瓦斯大时2 台并联运行。瓦斯抽放管的直径及管材选取瓦斯抽放管直径计算如下：D 0.145 Q式中：D-瓦斯管内径，m；Q-混合瓦斯流量，m/min ,按泵的效率为50%J,为150m3/min ；V- 瓦斯在管中的流速，取为20m/min。将以上数据代入上式，算出瓦斯抽

9、放管的内径为0.42m根据计算和矿上现有管材，选取瓦斯抽放主管的内径为500mmtt放管1趟。管路上应设置放水装置。瓦斯泵抽放负压瓦斯泵的抽放负压是用于克服管路阻力之后对钻场内各抽放钻孔保持 一定的负压。其计算公式为：H=9.81Q2gLKD5式中：H-管内摩擦阻力损失，pa；L-瓦斯管长度,为2000 m；g-混合瓦斯比重，g=0.554C+(1-C)C-管内瓦斯浓度，为10%;Q-管内混合瓦斯流量，为9000m3/h;D-瓦斯管内径，为50cm；K-系数，取为0.8将以上数字代入式，算出管内摩擦阻力H=28969pa,局部阻力损失取为管内阻力损失的15%为4345pa,孔口抽放负压取为26

10、60pa,瓦斯抽放泵的负压 为 35974pa：瓦斯抽放监测在瓦斯抽放时， 需对抽放管内气体的流量、 浓度、 温度和负压进行连续监测。监测系统选 WYS 型管道气体参数仪对瓦斯抽放进行连续监测。监测仪由传感器固定管接头和主机两部分组成， 固定管接头主要用于固定流量传感器、 瓦斯浓度传感器、 负压传感器和温度传感器， 这些传感器固定接在管接头上， 管接头通过法兰与气体输送管道连接。 主机部份是仪器的核心， 主要对传感器信号进行处理、数据显示、输出频率信号。监测系统可与矿井瓦斯监测系统联网。3.3 内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯效果考察试验工作面采用内错瓦斯抽放巷巷道抽放瓦斯后， 取得了防治工作面风流

11、和上隅角瓦斯的显著效果，其效果为：有效地防治了上隅角的瓦斯超限由于工作面上隅角是风流吹不到的死角， 所以高瓦斯工作面的上隅角瓦斯特别容易超限，由于上隅角瓦斯超限而引起的瓦斯燃烧每年我国煤矿都要发生10几次， 八矿就因为上隅角瓦斯超限曾有两个工作面发生瓦斯燃烧而引起工作面被迫封闭，因此上隅角瓦斯防治一直是难题。试验工作面采用内错瓦斯抽放巷后，取得了防治上隅角瓦斯超限的显著效果，上隅角瓦斯连续6 个月不仅低于安全规程所规定的1%的浓度，而且低于集团公司规定的0.8%的浓度值。从瓦斯抽放的原理分析， 由于瓦斯比空气轻， 瓦斯抽放巷位于工作面的上部，而且内错于上隅角， 这样就将本来应涌向上隅角的瓦斯短

12、路， 使瓦斯不流向上隅角，而提前流到了瓦斯抽放巷。能抽到较高浓度的瓦斯将瓦斯抽放巷封闭后， 在瓦斯抽放巷强大的负压作用下， 工作面及采空区的瓦斯源源不断地涌向瓦斯抽放巷，使瓦斯抽放巷瓦斯浓度达到了310%而八矿上一个大采高工作面采用外错瓦斯巷风排瓦斯，其最高浓度只允许为3%，低于试验工作面7 个百分点。外错瓦斯巷最大风排瓦斯量仅6m3/min ，而内错瓦斯抽放巷最大瓦斯抽放量达到了12m3/min ，比外错瓦斯巷多抽放50%的瓦斯量。 抽放直径大内错瓦斯抽放巷相当于一个大直径的钻孔，其直径大到 2m 多 , 而直径为100mm勺钻孔的有效内径仅为 50mm因此内错瓦斯巷相当于 40个100mm

13、勺钻孔，而工作面要用 40 个钻孔同时抽工作面支架上方的瓦斯是做不到的，因此内错瓦斯巷抽放瓦斯的效果大大优于钻孔抽放瓦斯。 能提高瓦斯抽放泵的效率用瓦斯抽放泵抽钻孔瓦斯时， 由于钻孔直径小， 而且经常塌孔， 因此抽放阻力大，降低了瓦斯抽放泵的效率，而用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯时，阻力小，大大提记了瓦斯抽放泵的效率， 根据考察， 用巷道抽放瓦斯时， 抽放泵的效率达到了 60%，比钻孔抽放时抽放泵的效率提高了10 个百分点。 降低了工作面风流中的瓦斯含量试验工作面采用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯后， 工作面回风流中的瓦斯含量在0.5%左右，低于集团公司规定的0.8%的瓦斯浓度3 个百分点， 连续 6 个月

14、没有 1次瓦斯超限，而采用外错瓦斯巷风排瓦斯时，工作面风流中的瓦斯浓度在7%左右，高于内错瓦斯巷2个百分点，而且每个月均有 23次风流中瓦斯超限，对 工作面生产有一定的影响。 能治理不均衡的瓦斯涌出试验工作面为突出煤层大采高工作面，其瓦斯涌出特点是瓦斯涌出不均衡，当工作面周期来压时或瓦斯压力增大时， 工作面瓦斯涌出量成倍增加。 当工作面使用钻孔抽放和风排治理瓦斯时， 由于风量、 钻孔数量不能在短时间内增加， 因此工作面风流和上隅角瓦斯会严重超限， 使工作面断电停产， 严重时还会引发瓦斯事故。 而采用内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯， 当工作面的瓦斯涌出量增大时， 内错瓦斯巷内的瓦斯浓度随着增高， 不增加

15、抽放流量就能将多涌出的瓦斯抽走， 有利于治理周期来压时的大量瓦斯涌出。试验工作面走向长为806ml推进的前196m为钻孔抽放瓦斯，后600m采用内错瓦斯抽放巷抽放时瓦斯，表 1为两种抽放瓦 斯方法在周期来压时工作面上隅角和风流中的瓦斯浓度对比表。表1两种瓦斯抽放方式在周期来压时瓦斯浓度对比表时间(2008)钻孔抽放瓦斯时每天最 高CH浓度（为时间（2008）内错瓦斯巷抽瓦斯时每 天最高CH浓度上隅角回风流上隅角回风流2月5日1.50.96月120.90.72月6日1.20.756月130.70.62月7日0.90.86月140.90.62月8日0.90.706月150.60.72月9日1.30

16、.786月160.70.652月10日0.90.706月170.80.652月11日1.20.756月180.70.7CH4(%)时间（d）图4周期来压时钻孔抽放瓦斯和瓦斯巷抽放瓦斯上隅角瓦斯含量图（系列1-钻孔抽入；系列2-瓦斯巷抽放）CH4(%)图5周期来压时钻孔抽放瓦斯和瓦斯巷抽放瓦斯风巷瓦斯含量图（系列1-钻孔抽放；系列2-瓦斯巷抽放）从表1、图4、图5中可看出，试验工作面采用钻孔抽放瓦斯时，当工作面 周期来压时，1周内上隅角瓦斯超限4次，回风顺槽中风流瓦斯超限2次，严重 影响生产，而采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯时，当工作面周期来压，采空区瓦斯大 量涌出时，内错瓦斯巷闭内瓦斯浓度由平时的3

17、.5%曾加到8%虽然瓦斯抽放泵的抽放混合量仍然为150 m3/min ,但多抽出瓦斯纯量6.75 m3/min ,因此工作面 上隅角和回风顺槽的瓦斯浓度仅略有增加，未出现瓦斯超限事故。有利于降低工作面风量试验工作面未采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯时，工作面配风为 3000 m3/min , 采用内错瓦斯抽放巷抽瓦斯后，由于大量瓦斯从内错瓦斯巷抽走，因此将工作面 风量降到了 2000 m3/min ,降低幅度为23%大大减少了采空区的漏风。有利于防火本人经过多年对瓦斯抽放与采空区注氮防火的研究， 总结出了瓦斯抽放的原 则为：多抽采空区冷却带的瓦斯，少抽采空区氧化带的瓦斯，不抽采空区窒息带 的瓦斯。内错

18、瓦斯抽放巷抽放的是采空区泠却带上部的瓦斯， 不会造成采空区的 漏风，对防火无影响。瓦斯抽放巷抽出的瓦斯和氮气是已经完成了降低采空区氧 含量任务后再被抽出的气体，对注氮防火同样无影响。变分源抽放瓦斯为汇源抽放瓦斯我国煤矿在随采随抽瓦斯时，大多数采用分源法抽放瓦斯，即根据工作面不 同的瓦斯的来源，分别采用不同的方法抽放瓦斯，其好处是通过拦截各种瓦斯源 达到治理瓦斯的目的，缺点是工程量大，环节多，不易管理。采用内错中位瓦斯 抽放巷后，利用其有利位置和强大的流量和负压，将各种瓦斯源汇集于瓦斯巷内， 用瓦斯抽放泵将瓦斯抽走。汇流法大大减少了瓦斯抽放工程量和各种环节，既抽放效果好，又便于管理，达到了轻松防

19、瓦斯的目的。课题组对试验工作面的各种瓦斯来源进行了分析和测试，其瓦斯来源和大小 如表2所示表2 戊9。10-12140工作面瓦斯来源瓦斯来源瓦斯涌出量（m3/min ）占总量的百分比（。%采空区1040煤壁及采落煤炭936本煤层（戊9煤层）超前裂隙28上部戊8煤层416根据工作面的瓦斯源，对内错中位瓦斯巷的汇源抽放瓦斯效果进行了考察, 其考察布置如图6所示：工作面上部测采空区直 凤侧独放 管上隅 角测点戊名煤层钻孔戊9煤层钻孔 %风魂测 点图6内错中位瓦斯巷的汇源抽放瓦斯效果考察布置在工作面上隅角以里25m的采空区回风侧埋设抽放管设置测点1,在工作面上部的风流中设置测点2,在回风流中设置测点3

20、,在离上隅角25m的回风顺槽 分别向本煤层（戊9煤层）和上部戊8煤层打钻设置测点4和5,在上隅角设置 测点6。考察方法为：首先测试6个测点瓦斯浓度，然后开启瓦斯抽放泵抽放内 错中位瓦斯巷密闭内瓦斯，抽放 3h后，再测试这6个测点的瓦斯浓度，如果这 6个测点的瓦斯浓度下降了，测证明内错中位瓦斯抽放巷起到了汇集瓦斯源的作 用。考察结果如表3和图7所示：表3内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯前后各测点瓦斯浓度测点编号测试地点内错瓦斯巷抽放前瓦斯浓度（。%内错瓦斯巷抽放后瓦斯浓度（%1采空区回风侧埋管1242工作回上部的风流中0.70.53回风流0.90.64戊9煤层钻孔1.81.55戊8煤层钻孔15106上

21、隅角1.50.9系列1-瓦斯巷抽放前各测点瓦斯浓度系列2-瓦斯巷抽放后各测点瓦斯浓度CH4(%)图7瓦斯巷抽放前、后各测点瓦斯浓度变化图从表3和图6中可以看出，当内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯 3h后，采空区、煤壁及采落煤炭、本煤层（戊9煤层）超前裂隙和上部的戊8煤层等瓦斯源的瓦斯浓度均大幅下降，证明内错中位瓦斯抽放巷抽放瓦斯起到了很好的汇源作用，有效地防止了工作面风流和上隅角的瓦斯超限。3.4 提高瓦斯抽放巷的抽放效果用内错瓦斯巷抽放瓦斯时， 采取了如下措施提高瓦斯抽放巷的抽放效果： 在工作面采煤时， 要严防瓦斯抽放巷所对应的支架前探梁上部冒顶， 以免大量漏风进入抽放巷，影响瓦斯抽放浓度。例如试

22、验工作面推进到560m时，工作面压力较大， 使内错瓦斯巷进口所对应的支架的前探梁上部发生了冒顶， 大量工作面的风漏进了内错瓦斯巷，使巷道内瓦斯浓度由4.5%下降到1%，大大影响了巷道瓦斯抽放效果， 致使工作面上隅角瓦斯出现超限。 因此， 当工作面推到压力较大的地方时， 加强了对内错巷进口下部支架顶板的支护， 严防冒顶， 避免内错瓦斯巷进口大量漏风。 巷道密闭要封闭严密，密闭及四周进行喷浆， 以免密闭及密闭四周的松动圈漏风。3.5 瓦斯抽放巷高位钻孔抽放瓦斯 高位钻孔抽放瓦斯方法瓦斯抽放巷密闭抽瓦斯主要是抽放采空区冒落带的瓦斯，其瓦斯浓度不算太高， 为了矿井瓦斯民用的需要， 还必须在瓦斯抽放巷向

23、采空区裂隙带打高位钻孔抽放更高浓度的瓦斯，由于瓦斯抽放巷为200m左右1个密闭，而钻孔超过100m成孔率差，因此在瓦斯抽放巷每隔100m布置1个高位钻场，每个钻场布置4个钻孔，钻孔终孔位置高于支架30ml分布在工作面上隔角至80号支架的范围，均匀布置（见图8）。钻孔下力50mmt管到孔底。第1组钻孔用管路引到密闭外，第 2 组钻孔则可直接布置在密闭外。运顺1高位钻孔高位钻孔内错瓦斯戊E煤层回顺图8瓦斯抽放巷高位钻孔抽放瓦斯钻孔布置图钻孔套管布置用6 94mm钻头打钻，钻孔直径约为6108mm为了防止钻孔塌孔，钻孔下 满套管到孔底，套管布置如图5所示：套管的直径为力50mm每节套管长度1.5m,

24、 套管的一端焊接力33mm长度为150mm勺钢管，套管插入钻孔时，焊接端插入未焊接端，一节一节地推入钻孔中，这种方式在钻孔内可下套管100多米。为了防止套管在支架上部受力弯曲堵塞钻孔，每节套管均用氧焊割掉6个菱形的窟窿，每个窟窿长120mm宽60mm当套管在支架上部受力时，从窟窿处折断，不会堵塞钻孔。钻孔的入口端扩孔为6130mm,长度为12m长，加工力89mm的套管,3.6 内错瓦斯抽放巷瓦斯抽放参数3.6.1 内错瓦斯抽放巷位置考察根据经验，本项目内错瓦斯抽放巷的布置位置为：巷道内错于回风顺槽 10m,高于煤层底板8m。在工作面回采时考察这种布置方式抽放瓦斯的效果： 瓦斯抽放巷瓦斯抽放浓度

25、、工作面风流中和上隅角瓦斯浓度、工作面瓦斯抽放率。目前，本项目协作单位阜新兴纪煤矿技术研究所正在对国内宁煤乌兰煤矿、 长春羊草沟煤矿、铁法大兴煤矿和阜新五龙煤矿和国内俄罗斯奥矿进行内错瓦斯 抽放巷巷道抽放瓦斯技术进行技术咨询， 这些矿的内错瓦斯抽放巷的位置如表 3 所示。从表4中可看出，国、内外正在使用的内错瓦斯抽放巷布置的位置为：内 错于回风顺槽815m高于煤层底板845ml这些矿内错瓦斯抽放巷的位置均 不同，为本项目研究内错瓦斯抽放巷的最佳位置提供了研究平台，通过对这些矿内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯的效果的研究，对比本矿内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果，从而得出内错瓦斯抽放巷布置的最佳位置表4国内外正

26、在回采的有关煤矿内错瓦斯抽放巷位置矿名工作面名称内错巷位置工作面煤厚密闭内瓦斯巷长度（m）宁夏煤业集团乌兰煤矿5344综放面内错回顺18m,高于煤 层底板9m9m200阜新煤业集团五龙矿3321综放面内错回顺10m,高于煤 层底板12m12m300羊草煤业集团1矿421综放面内错回顺8m, 高于煤层底 板10m10m150铁法煤业集团大兴矿南五711综米面内错回顺12m,高于煤层底板8m4m（复合 煤层，中 间层岩石 厚度约4m）300俄罗斯奥矿21-1-5综放面内错回顺10m,高于煤 层底板8m8m500平煤集团八矿12140综采面内错回顺10m,高于煤 层底板8m4m（复合 煤层，中 间层

27、岩石 厚度约4m）200阳煤集团1矿81004综放面内错回顺10m,高于煤层底板45m工作面煤厚6m500m表5国内外正在回采的有关煤矿 不同位置内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果矿名工作面名称内错巷位置工作面煤厚半年内上隅角瓦斯超限次数（次）宁夏煤业集团乌兰煤矿5344综放面内错回顺18m, 高于煤层底板9m9m16阜新煤业集团五龙矿3321综放面内错回顺10m, 高于煤层底板12m12m2 （架前冒顶引 起）羊草煤业集团2矿9501综放面内错回顺8m, 高于煤层底板10m10m3 （架前冒顶引起）铁法煤业集团大兴矿南五711综米面内错回顺12m,高于煤层底板8m4m（复合 煤层，中 间层岩石 厚度

28、约4m）1俄罗斯奥矿21-1-5综放面内错回顺10m, 高于煤层底板8m8m0平煤集团八矿12140综采面内错回顺10m, 高于煤层底板8m4m（复合 煤层，中 间层岩石 厚度4 m）2 （架前冒顶引 起）铁煤集团大兴矿N703综放面内错回顺10m, 高抽巷高于煤 层底板45m。工作面煤厚10m26从表5中可看出：当内错瓦斯巷高于煤层底板813m时，即内错瓦斯巷 的高度处于中位时， 起到了很好防治上隅角瓦斯的效果， 在半年内这些矿工作面上隔角瓦斯仅有13次超限。当内错瓦斯巷高于煤层底板45m时，虽然瓦斯抽放浓度非常高， 但由于高抽巷的抽放口离上隅角的距离较大， 其负压作用于上隅 角较小， 在上

29、隅角上方不能形成强大的负压， 因此上隅角瓦斯容易超限。 阳煤集 团正是由于只布置一条高抽巷时上隅角瓦斯经常超限，因此又在距煤层底板6m高的地方布置了一条内错煤层瓦斯排放巷， 专门风排工作面上隅角瓦斯。 阳煤集 团治理瓦斯的方法虽然效果好， 但由于要掘一条走向岩石巷， 还要掘一条走向煤 巷， 工程量太大， 而且安全规程不允许自然发火煤层布置内错或外错瓦斯风排巷，此此难以推广。当内错瓦斯巷内错于回风顺槽810m之内时，能有效地防止 上隔角瓦斯超限，当内错距离超过10m时，由于内错瓦斯巷出口的负压离上隔角 较远，因此对上隅角的瓦斯抽放受到一定的影响。例如宁夏煤业集团乌兰煤矿5344综放面内错巷内错回

30、顺18m,半年内上隔角瓦斯共有15次超限，其瓦斯超 限次数大大高于内错距离小于 10m 的工作面。从理论上来说，中位瓦抽巷内错回顺距离越小， 其作用于上隅角的负压越大， 越有利于抽放上隅角的瓦斯， 但是，内错距离太小， 这两条巷道之间的煤柱受采动影响会产裂隙， 引起瓦斯抽放巷的 漏风，使巷道内瓦斯浓度降低，减少了抽出的纯瓦斯量，影响瓦斯抽放效果。综上所述， 内错瓦斯抽放巷布置的最佳位置为： 内错于工作面回风顺槽10m，高于煤层底板812m （即中位瓦斯抽放巷）。内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯参数研究3.6.2 内错瓦斯抽放巷密闭位置表 6 为国内有关煤矿不同密闭位置抽放瓦斯效果， 从表 5 中可看出，

31、 当内错 瓦斯抽放巷每隔200500m构筑1个密闭时，能取得较好的瓦斯抽放效果，在半 年内上隔角瓦斯仅超限13次。而宁煤乌兰煤矿5344综放面密闭内巷道长度达 到800ml其治理上隔角瓦斯的效果就没有密闭内巷道长度低于500m的好，在半年内工作在上隅角瓦斯超限约 16 次，分析其原因为： 内错瓦斯抽放巷与回风 顺槽之间受工作面采动影响， 有轻微的漏风， 由于密闭内巷道长度太长， 其漏风 积少成多， 使巷内瓦斯浓度下降。 如果 密闭内巷道太长， 密闭内瓦斯抽放管距 离内错瓦斯抽放巷的进口就太远， 这样就降低了抽放巷进口的负压， 使其作用于 上偶角的负压受到了影响，降低了内错瓦斯巷抽放上隅角瓦斯的

32、效果。 由于内 错瓦抽放巷是煤巷，煤巷所处的煤层是自然发火煤层，如果巷道太长，工作面推 过巷道密闭的时间超过煤层最短发火期时间越长， 其防火难度就越大。如果密 闭内巷道长度太短，则会增加打密闭的次数，增加防火成本，而且增加工作面推 过联络巷的次数，工作面在过联络巷时，下一段内错瓦斯巷尚未完全接上， 此时 上隅角瓦斯容易超限。表6国内外正在回米的有关煤矿 不同密闭位置 时内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯效果矿名工作面名称密闭内瓦斯巷长度工作面煤厚半年内上隅角瓦斯超限次数（次）宁夏煤业集团乌兰煤矿5344综放面8009m16阜新煤业集团五龙矿3321综放面30012m2 （架前冒顶引起）羊草煤业集团2矿95

33、01综放面15010m3 （架前冒顶引 起）铁法煤业集团大兴矿南五711综米面3004m（复合 煤层，中 间层岩石 厚度约4m）1俄罗斯奥矿21-1-5综放面5008m0平煤集团八矿12140综采面2004m（复合 煤层，中 间层岩石 厚度4 m）2 （架前冒顶引起）阳煤集团1矿81004综放面工作面煤厚6m263.6.3 瓦斯抽放流量瓦斯抽放流量是内错瓦斯抽放巷巷抽瓦斯最重要的抽放参数之一， 抽放流量太小， 则不能在瓦抽巷产生大的负压， 其负压作用于上隅角的能力太小， 上隅角瓦斯易超限； 瓦斯抽放流量太大， 则一方面抽放瓦斯成本太高， 另一方面强大的负压易造成采空区漏风， 使采空区浮煤易氧化

34、自燃。 内错瓦斯抽放巷抽放瓦斯的原理为： 工作面含有瓦斯的煤炭被采下来后， 采落煤炭和煤壁中的游离瓦斯和一部份吸咐瓦斯随风流逐渐解析出来， 由于瓦斯的比重比空气轻， 因此瓦斯一部份随风流排走， 大部份积聚在上隅角和工作面临近回风的支架上部和尾梁处， 特别容易引起这些地点瓦斯超限， 而内错于回风顺槽的位于支架上部的中位瓦斯巷如果给上隅角一个负压， 则很容易将这部份积聚的瓦斯抽走， 使上隅角瓦斯不超限。 采空区的浮煤中的吸附瓦斯在采空区慢慢解析， 这部份瓦斯大部份积聚在采空区， 还有一小部份将随采空区漏风流入采空区的回风侧， 最后从工作面的上隅角流出。 内错瓦斯巷产生的强大负压不仅将漏入上隅角及附

35、近的高瓦斯风流抽走，而且加速使瓦斯从风流中分离向上流动，这将减少回风流中的瓦斯含量。受采动和支承压力影响，工作面煤壁前方25m范围的本煤层和上部煤层将产生裂隙， 从这些裂隙中涌出的瓦斯将进入工作面风流中， 增加了风流中的瓦斯含量。由于这些裂隙也和中位瓦斯巷连通， 因此这部份瓦斯在中位瓦抽巷的抽放下， 流向瓦抽巷，从而可减少这部份瓦斯进入风流中的流量。从上面的分析可知， 积聚在工作面上隅角和回风侧支架上部的瓦斯量大小主要与漏入工作面回风侧支架后部、 上部和上隅角的风量有关， 根据经验， 这部份漏风量约为工作面风量的7%，因此，如果内错瓦斯巷能将这部份含有高瓦斯的漏风抽走， 则工作面上隅角的瓦斯就

36、不会超限。 表 5 是本项目对国内部份内错瓦斯抽放巷抽放流量的考察表， 从表中可看出， 内错瓦斯抽放巷的抽放流量超过工作面风量的7%时，能取得好的抽放瓦斯效果。但并不是说工作面的风量越小越有利于减小瓦斯巷的抽放量， 当工作面风量太小时， 工作面风流中的瓦斯易超限。表7国内外正在回采的有关煤矿内错瓦斯抽放巷抽放流量与风量关系表矿名工作面风量（m3/min ）内错瓦斯巷 内瓦斯抽放 混合量（mVmin）抽放流量占 工作面风量 的比例半年内上隅角瓦斯超限次数（次）宁夏煤业集团乌 兰煤矿5344综放 面15001501016 （主要由于 内错距离大引 起）阜新煤业集团五龙矿3321综放面1200120

37、102（架前冒顶引起）羊草煤业集团2矿9501综放面6004573（架前冒顶引起）铁法煤业集团大 兴M南五711综米 面15001100.731俄罗斯奥矿21-1-5综放面12001000.80平煤集团八矿12140综采面20001500.752宁煤集团汝箕沟煤矿25021综放面1000400.417选取内错中位瓦斯抽放巷抽放流量时，还可根据以下公式选取: 瓦斯抽放泵流量用下式计算：QKC式中：Q泵-瓦斯抽放泵的额定容量，m3/min ；2 Q-工作面纯瓦斯最大抽放量，m3/min ；C-瓦斯泵入口混合瓦斯浓度，-瓦斯泵机械效率，5070%取为60%K- 抽放瓦斯不均匀系数取值1.2在这个公式

38、里，最难确定的就是系数C-瓦斯泵入口混合瓦斯浓度，也就是内错中位瓦斯抽放巷密闭内的瓦斯浓度，本课题组对此浓度考察如表7所示：从表7中可看出，当内错中位瓦斯抽放巷巷道布置位置、密闭间距、巷内 瓦斯抽放流量和抽放负压均选取合理时，巷道内瓦斯浓度主要与工作面绝对瓦斯 涌出量有关，经考察和分析，系数C-瓦斯巷内瓦斯浓度与绝对瓦斯涌出量的关系如表8所示：表8系数C选取表工作回绝对瓦斯涌出量（m/min ）瓦斯巷密闭内的瓦斯浓度（）203表9国内外正在回采的有关煤矿工作面绝对瓦斯涌出量与瓦斯巷瓦斯浓度关系表矿名工作面风量(m3/min )内错瓦斯巷 内瓦斯抽放 混合量(mVmin)工作面绝对瓦斯涌出量(m

39、3/min )内错瓦斯巷内瓦斯浓度()宁夏煤业集团乌 兰煤矿5344综放 面15001504013 20阜新煤业集团五龙矿3321综放面12001206025 40羊草煤业集团2矿9501综放面6004515510铁法煤业集团大 兴M南五711综米 面15001104010 20俄罗斯奥矿21-1-5综放面120010030812平煤集团八矿12140综采面200015025310宁煤集团汝箕沟煤矿25021综放面100040205103.6.4瓦斯抽放管径瓦斯抽放管径同样是巷抽瓦斯最重要的参数之一，瓦斯抽放管径太小，则瓦斯抽放管的阻力大，瓦斯抽放泵的效率下降，不能有效地将内错瓦斯抽放巷的瓦

40、斯抽出，而且还易造成瓦斯在抽放管内流速太快，造成安全隐患。瓦斯抽放管径 的选取必须符合下列公式：瓦斯抽放管直径计算如下:D 0.145. Q ,V式中：D-瓦斯管内径，m；Q-混合瓦斯流量，mVmin ,按泵的效率为50%f,为150m3/min ;V-瓦斯在管中的流速，取为20m/min。根据经验和计算，瓦斯巷拟采用力500mnfi径的瓦斯抽放管，在瓦斯抽放过 程中，对此管径抽放瓦斯的效果和合理性进行了考察，考察结果为：瓦斯抽放泵的效率为60%大于其它矿瓦斯抽放泵的效率 10个百分点，证明矿井选用的瓦 斯抽管的直径是合理的。3.7 工作面上隅角瓦斯治理技术采用内错瓦斯抽放巷巷抽瓦斯，在大多数

41、情况下能有效地治理工作面上隅角 的瓦斯，但当位于支架后2m上方的抽放巷进口堵塞时，巷抽瓦斯的效果下降， 此时上隅角的瓦斯可能超限，为此必须研究上隅角瓦斯的防治技术， 采用的方法 为：工作面上隅角埋管抽放瓦斯在上隅角埋入力108mm直径抽放管，当上隅角瓦斯超限时，利用此管抽瓦 斯，每隔30m埋管一趟，抽放管进入采空区 5m时开始抽放，一直抽到进入采空 区30m时停抽。本试验工作面在推进到 420m时，由于工作面压力较大，引起工 作面内错瓦巷所对应的下部支架前探梁漏顶， 工作面风流大量漏入瓦斯巷，使瓦 斯巷内瓦斯含量由5%F降到1.3%,内错巷抽上隅角瓦斯的能力受到影响，此时 矿井利用采空区埋管连

42、续抽放上隅角以里采空区回风侧瓦斯，再配合上隅角气室抽瓦斯，将上隅角瓦斯控制在1姒下。瓦斯抽放管抽上隅角气室瓦斯由于矿井抽放井下瓦斯的能力较大，因此利用瓦斯抽放系统抽上隅角气室 瓦斯，其方法为：在上隅角用丝袋垒双层闭，两闭间隔35m,形成气室，将力500mme斯抽放管伸入气室，利用瓦斯抽放系统抽上隅角气室瓦斯，这种方法的 好处是能抽高浓度的瓦斯，而且能经得起各级领导的检查，没有任何争议。如果用抽出式风机抽上隅角瓦斯，一方面受风筒中瓦斯含量不能超过3%的影响，不能抽高浓度的瓦斯， 另一方面河南省煤监局不主张用此风机。 在试验工作面回采期间，当工作面推进到420m时，由于工作面压力较大，引起架前漏顶

43、，使内错瓦斯巷抽放瓦斯效果下降， 因此利用这种方法配合上隅角采空区埋管抽瓦斯， 对内错瓦斯巷抽瓦斯进行了补充， 最终使上隅角瓦斯浓度没有超限， 使工作面平稳地推过了这段压力大的地方。3.8 瓦斯抽放巷防火措施由于瓦斯抽放巷为煤巷， 巷内瓦斯浓度较高， 因此必须确保瓦斯抽放巷不自然发火，其防火措施为：在掘进瓦抽巷时要严防巷道冒顶和片邦，如有冒顶，要清除冒顶区的浮煤， 并用木垛支护到实体煤。 巷道掘完后要清除巷道中的浮煤并对巷道喷洒阻化剂。 巷道闭内要设置束管监测气体， 如有发火征兆， 立即暂停瓦斯抽放巷道抽放瓦斯，改用其它方法抽放瓦斯，并在上隔角前15m处的回风顺向瓦抽巷打钻注氮降低巷道内氧含量， 待瓦斯抽放巷自然发火征兆消失后再重新恢复瓦斯抽放巷抽放瓦斯。