一、項目背景
在瓦斯排放濃度高的礦井，當(dāng)工作面開采煤層群或厚煤層分層開采時，工作面開采過程中、未采分層、煤柱、相鄰采空區(qū)都會向開采工作面采空區(qū)涌出瓦斯，并通過工作面回風(fēng)隅角涌出經(jīng)回風(fēng)流排出。當(dāng)采空區(qū)積存和涌出的瓦斯量較大時，將使工作面回風(fēng)隅角或回風(fēng)流瓦斯經(jīng)常處于超限狀態(tài)，有時還可能因頂板冒落而引起采空區(qū)瓦斯突然大量涌出，對生產(chǎn)構(gòu)成重大安全隱患。
原有的工作面采空區(qū)瓦斯抽放吸氣裝置，一般采用機(jī)械式組合閥門，該裝置只能實現(xiàn)當(dāng)采空區(qū)瓦斯抽放吸氣口隨著工作面的推移依次進(jìn)入采空區(qū)，理論上處于合理抽放位置時開啟吸氣口閥門，不能完成當(dāng)吸氣口隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)而進(jìn)入采空區(qū)不合理抽放位置時及時關(guān)閉，也未對吸氣口的瓦斯、一氧化碳等氣體成分進(jìn)行有效監(jiān)測，以確定吸氣口的最佳抽放位置。
因此，經(jīng)技術(shù)人員分析研究后，通過采空區(qū)預(yù)埋管路瓦斯抽放，可直接減少工作面的瓦斯涌出量，保障工作面的安全和正常生產(chǎn)。
二、技術(shù)改造
1.基本原理
采用機(jī)械方式控制采空區(qū)瓦斯抽放吸氣的開啟和閉合，同時將束管監(jiān)測系統(tǒng)與吸氣裝置聯(lián)合布置，束管探頭實時監(jiān)測吸氣口氣體濃度，實現(xiàn)對工作面采空區(qū)瓦斯抽放吸氣口附近瓦斯?jié)舛确植记闆r的測定，根據(jù)測定情況判定抽放需要而隨時開啟和關(guān)閉吸氣裝置。
2.技術(shù)目標(biāo)
（1）當(dāng)采空區(qū)瓦斯抽放吸氣口隨著工作面的推進(jìn)，依次進(jìn)入采空區(qū)的不同位置時能夠及時、可靠地開啟吸氣口的閥門，同時當(dāng)吸氣口繼續(xù)進(jìn)入采空區(qū)不符合抽放要求時能及時關(guān)閉吸氣閥門，減少對下一吸氣口的影響，提高瓦斯抽放的效果。
（2）根據(jù)布置在采空區(qū)吸氣口的束管監(jiān)測數(shù)據(jù)分析采空區(qū)瓦斯、一氧化碳等氣體濃度，確定吸氣閥門的最佳位置，達(dá)到準(zhǔn)確高效抽放。
3.技術(shù)特點
采用了瓦斯抽放吸氣立管、簡易吸氣機(jī)械控制裝置、KSS-200束管監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)合設(shè)計方案。
采空區(qū)瓦斯抽放吸氣裝置及束管監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)合布置設(shè)計能夠隨時監(jiān)測采空區(qū)吸氣口瓦斯?jié)舛龋_定采空區(qū)瓦斯抽放最佳時間。
采空區(qū)吸氣裝置可以根據(jù)抽放需要隨時打開和關(guān)閉。
4.工藝流程
如圖1所示，在工作面回風(fēng)巷鋪設(shè)DN250聚乙烯瓦斯抽放管，作為采空區(qū)瓦斯抽放預(yù)埋管路，隨著工作面的推進(jìn)，瓦斯管的一端逐漸埋入采空區(qū)，瓦斯管路每隔一定距離設(shè)一三通，加裝瓦斯抽放立管，及吸氣裝置簡易控制閥，控制閥（如圖2-1、2-2所示）通過機(jī)械方式控制開啟和關(guān)閉。同時在吸氣口附近的防護(hù)套管內(nèi)敷設(shè)一趟單芯束管，用于實時監(jiān)測采空區(qū)吸氣口附近區(qū)域瓦斯?jié)舛?，隨著吸氣口向采空區(qū)的不斷埋入，當(dāng)瓦斯?jié)舛壬撸_(dá)到抽放要求時，通過敷設(shè)在套管內(nèi)的鋼絲繩將吸氣裝置控制閘閥拉起，打開吸氣口；當(dāng)埋深加大，不符合抽放要求時放松鋼絲繩關(guān)閉閥門。
三、應(yīng)用效果
1.應(yīng)用效果
有效解決了采空區(qū)瓦斯抽放范圍不合理，瓦斯抽放濃度低，抽放效果差問題；工作面回風(fēng)隅角為單趟埋管，大大減少了管道工在危險區(qū)域作業(yè)時間，節(jié)約了工時，提高了效率。同時減少了采空區(qū)埋管材料消耗量，降低了成本。
2.經(jīng)濟(jì)效益
某煤礦綜采工作面走向長度一般為2100米，成果使用前工作面采空區(qū)采用交替埋管法抽放工藝，工作面共需DN250瓦斯抽放管路3050米，共需費用106.75萬元（DN250瓦斯抽放管路單價350元/米）。
采用該成果后，通過對采空區(qū)瓦斯吸氣裝置的改造，采用單埋管法替代采空區(qū)交替埋管抽放，節(jié)約抽放管1050米，節(jié)約資金36.75萬元。
四、推廣應(yīng)用前景
采空區(qū)瓦斯抽放吸氣裝置改造及束管監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)合布置設(shè)計在現(xiàn)場應(yīng)用后取得了很好效果，有效提高了采空區(qū)瓦斯抽放量，防止了工作面瓦斯超限和瓦斯事故的發(fā)生，實現(xiàn)了瓦斯零超限目標(biāo)，保證了工作面安全順利生產(chǎn)。
該技術(shù)可用于工作面回風(fēng)隅角采空區(qū)瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，采用通風(fēng)方法很難解決的綜采工作面的瓦斯治理，其推廣應(yīng)用前景良好。
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