官地矿放顶煤工作面瓦斯抽放方式的探讨与研究

何宁

摘 要：官地矿8#、9#煤因层间距较小，不能进行分层回采，现场采用放顶煤开采的方法进行回采。放顶煤开采会导致在回采过程中瓦斯涌出量增加，本文以官地矿中四采区28418放顶煤工作面为例，研究放顶煤工作面瓦斯抽放方式及瓦斯的防治。

关键词：官地矿;瓦斯抽放;探讨

1 工作面情况

1.1 地面及井下位置

工作面地表位于南华沟西南与风峪沟东北之间的山梁，为中低山区，起伏较大，植被发育，灌木丛生。工作面井下位于中四、南四、南五采区之间，中四8#煤皮带巷东南侧，工作面东北面相隔26m实体煤柱邻近28416工作面（未采），西南面、东南面均为未采区;该面上覆相隔层间距78 m左右为23414、23416、23418工作面采空区，上覆相隔层间距33m左右为16407、16411工作面采空区，8#与9#煤层间距约0.2-1.5m。

1.2 煤层赋存情况

工作面8#煤层为复杂结构煤层，层高3.17m，全工作面稳定可采，夹石厚度为1.70～2.80m的泥岩，变化范围大;9#煤层为简单结构煤层，层高3.02，全工作面稳定可采，8#、9#煤层节理发育。

1.3 顶底板情况：

老顶：石灰岩，深灰色，致密，坚硬，含方解石晶体，中部为硅质砂质，厚度10.23m;直接顶：灰色，质地坚硬，含方解石脉及动物化石，厚度3.6m;伪顶：炭质泥岩，黑色，含植物化石碎片，厚度0.23m;老底：黑灰色，厚层状，含黄铁矿，局部夹薄层泥岩及中粒砂岩，厚度11.63m。

1.4 水文情况

工作面上覆相隔层间距78 m左右为23414、23416、23418工作面采空区，上覆相隔层间距33m左右为16407、16411工作面采空区，预计16407工作面采空区积水约692、145 m3，23414工作面采空区积水约482 m3。

2 瓦斯抽放的必要性

①工作面瓦斯涌出量来源分析;28418工作面瓦斯来源主要为本煤层;

②工作面瓦斯涌出量预测：根据28418工作面两巷掘进时瓦斯涌出量情况，预计28418工作面绝对瓦斯涌出量在4.6m3/min左右，相对瓦斯涌出量在1.66m3/t左右;

③工作面供给风量;28418工作面采用正进风，副巷回风的一进一回“U”型通风系统，28418工作面正巷进风量1100m3/min，副巷回风：1100m3/min;

④工作面风排瓦斯量;预计28418工作面最大绝对瓦斯涌出量在4.6m3/min左右（其中抽放量1m3/min左右），工作面配风量为1100m3/min，则工作面及回風流中瓦斯浓度最大值为（4.6-1）/1100=0.33 %，按工作面及回风流中瓦斯浓度<0.8%符合要求。

3 抽放方案的确定

3.1 抽放方法的选择依据

预计28418工作面瓦斯绝对涌出量在4.6m3/min左右，《矿井瓦斯抽放管理规范》规定绝对瓦斯涌出量小于5m3/min的工作面可以不采取瓦斯抽采，根据我矿以往的抽放经验，决定采取采空区上隅角抽放的方法进行。

3.2 采空区抽采设计

①利用加工出来的瓦斯抽放头与瓦斯抽放管管托抽放落山里的低浓瓦斯，采空区里的瓦斯通过瓦斯抽放头进入低负压抽放系统，使采空区内的瓦斯不能涌出工作面并不能在落山里积聚。随着瓦斯综采工作面的推进，应用支架上的开关，控制油缸对瓦斯抽放管管托进行拉拽。同时，在钢管周围打圆木点柱进行支护，以防止压断抽放管路。为防止采空区冒落矸石砸坏埋入的抽放管，在埋管进入采空区时用厚石棉瓦盖住埋管，保护管路;

②布置使用方法：通过支架上的开关控制液压泵，液压泵向油缸注液，从而使油缸伸缩，拉动管托使其移动。观察瓦斯抽放管吊挂情况是否符合标准。对接好后恢复瓦斯抽放管内负压，正常抽放落山里低浓瓦斯。

4抽放管路的选择与安装设计

4.1 抽放管管径的选择：

抽放管路经济管径采用下列计算公式：

D=0.1457（Q/υ）1/2

式中：

D-瓦斯管内径，m;Q-瓦斯流量，m3/min;υ-瓦斯在管路的平均流速，m/s，一般取5-15m/s。

4.2 抽放管路阻力计算

①管路阻力计算按下式计算：

h=9.8LrQ2/（K0d5）

式中：

h-管路的摩擦阻力，Pa;L-管路长度，m;r-混合瓦斯对空气的相对密度;Q-管路混合瓦斯流量，m3/h;K0-系数，取0.71d-管路内径，cm;

抽放管路系统的直管总阻力损失为：904.6Pa

②局部阻力损失计算;管路局部阻力损失按直管阻力损失的20%计算。

H局=H直×20%=904.6×20%=181Pa

③总阻力损失计算：

H总=H直+H局=904+181=1085Pa

④钻孔抽放负压计算：

H泵=（H孔+H正+H总）×K

式中：

H泵-瓦斯泵的压力，20kPa;H孔-抽放钻孔孔口负压，Pa;H正-瓦斯泵出口正压，5000Pa;H总-抽放管路总阻力损失，1085Pa;K-备用系数，取1.2，则：

H孔=H泵/1.2-H正-H总=20000/1.2-5000-1085=10582Pa

4.3 抽放泵的工况预计

抽放泵运行负压0.015-0.02MPa之间，混合流量为100-200m3/min，抽放浓度3%以下。