大型风力发电机组
摘要为了提高新安矿14221工作面采空区抽放效果，实现工作面安全、高效生产，需要对采空区瓦斯抽采技术进行合理选择和利用。通过分析14221采空区瓦斯来源和瓦斯涌出量，采用高位抽放巷结合顶板走向钻孔抽放、顶板走向高位孔抽放和上隅角插管抽放的方法，取得了良好的抽放效果，瓦斯浓度低于商场导购系统
0.4%，解决了工作面回风巷瓦斯超限问题。 关键词煤矿；瓦斯抽采技术；理论
1采空区抽放理论和方式
煤层开采以后，随着顶板跨落采空区形成三个带：冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。由于采空区存在大量裂隙，透气性大大提高，这也为瓦斯提供了储存场所。在有压差的作用力下，采空区的瓦斯大量由临近层、本煤层涌入采空区，同时还有回采过程中落煤逸散的瓦斯。采空区瓦斯抽放技术是一种解决采空区高浓度瓦斯的有效措施。该技术主要采用机械方式使采空区和与它相通管道产生压差，抽出采空区大量的高浓度瓦斯，减少或避免采空区瓦斯大量涌向工作面。
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采空区瓦斯抽放可划分两类：半封闭采空区瓦斯抽放和全封闭瓦斯采空区瓦斯抽放。半封闭采空区在工作面回采时始终存在回采工作面的后方，随着工作面的不断向前推进，半封闭的采空区范围也在不断增大，它与通风系统联通。半封闭采空区瓦斯抽放方式主要有：
1）引导抽放法。
2）埋管抽放。
3）向冒落拱上方打钻抽放法。
4）在老顶岩石中打水平钻孔。
5）直接向采空区打钻抽放法。
6）地面垂直采空区打钻抽放法。
7）顶板巷道抽放法。
8）尾巷抽放采空区瓦斯。全封闭采空区是工作面早已开采完毕并且已经封闭的采空区，又称老采空区。
214221工作面概况
该工作面上邻14201工作面保护煤柱，下邻14241工作面，东邻14采区一水平轨道下山保护煤柱，西邻14采区与16采区边界保护煤柱。回采面积为72008m2，工业储量422805t，可采储量401662t。工作面走向长543m-582m，倾向长130m。工作面煤层变化较大，煤层厚度在0.13m-14.2m之间，平均厚度4.2m，煤层倾角6°-9°，煤层结构简单，偶见夹矸和FeS2结核，Ad=20%，S=2.08%，煤层为不易自然煤层。工作面采用综合机械化采煤法，一次采全高，采用全部跨落法管理顶板。工作面实际供风量在1400m3/min播放路左右。在工作面回采20m范围内，瓦斯涌出量主要来自煤壁和落煤，瓦斯涌出量在2.24m3/min-3.92m3/min之间，当回采到30m时，瓦斯涌出量达到6.72m3/min，回风流中瓦斯浓度增加到0.48%，超过新安矿规定的低于0.4%的要求，上隅角瓦斯浓度超限严重，多次被迫停产。
3采空区抽采技术
随着矿井开采强度的提高，采空区瓦斯涌出量日益增大，对矿井安全生产造成了极大的威胁，如何最大程度减少采空区涌出量成为矿井瓦斯综合治理的重中之重。合适的采空区抽
放技术是提高采空区抽放量的关键，针对14221工作面的实际条件，可选择上隅角插管抽放，高抽巷抽放等抽采技术。
3.1顶板走向高位孔抽放采空区瓦斯
顶板走向高位孔抽放采空区瓦斯是向采空区的裂隙带打孔，属于向冒落拱上方打钻抽放法。主要收集冒落破坏带上部卸压层与未开采的煤分层或下部卸压层涌向采空区的瓦斯。采用该方法抽放，钻孔的单孔流量可达2m3/min-4m3/min，能够使采空区瓦斯涌出量降低到20％-35％。在抽上部邻近层的瓦斯的同时也可抽采空区积聚的瓦斯，在回风巷钻场打钻还可以缓解上隅角瓦斯积聚的问题。14221工作面主要是在回风巷的钻场中实施高位钻孔，回风巷共设计6个钻场，间距60m，钻场内向采空区方向施工两排共8个高位抽放钻孔，上排孔开口位置距钻场底板1.8m，下排孔开口位置距钻场底板1.5m，钻孔间距0.7m，钻孔直径113mm，孔深90m，封孔长度大于8m。根据新安矿多次试验，采空区裂隙带高度在35m-45m之间，所以钻孔应尽量多的处于裂隙带内。
3.2 上隅角插管抽放采空区瓦斯
14221工作面采用“U”形通风方式，上隅角瓦斯超限问题比较严重，采用上隅角插管抽放，有效解决上隅角瓦斯超限问题。上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，通过抽放管路抽出。该方法操作简单，成本低，但抽放效率低，抽放瓦斯浓度只有10%-25%，抽放效果和瓦斯浓度以及管中的负压有关。因此，插管抽放只能解决局部瓦斯超限，例如工作面上隅角。
3.3 高位抽放巷结合顶板走向钻孔抽放采空区瓦斯
高位抽放巷抽放即顶板巷道抽放法就是在工作面回风巷向煤层顶板开条联络巷，而后沿顶板挖一条面向采空区且与回风巷平行的顶板巷道。巷道主要布置在顶板的裂隙带内，抽放瓦斯时，将抽放管一端封在巷道内，另一端连接抽放管路，进行抽放，这样涌入顶板巷道内的瓦斯就可以被抽放系统抽出，改变了上隅角瓦斯流向，起到减少上隅角和工作面回风流中的瓦斯浓度。但是考虑成本和支护的因素，没有必要施工全段高抽巷。在高抽巷正头施工顺层钻孔，加强抽放，一方面可以减少成本，另一方面还可以提高抽放效果。
4抽放效果和结论
1）通过合理选取抽放方法和钻孔参数优化，采空区抽放取得了显著效果，高位钻孔抽放量为7.5m3/min，上拐角抽放量为2.5m3/min，有效控制了回风巷的瓦斯浓度，为安全生产提供了保障。
2）工作面回采过程中上拐角瓦斯浓度经常处在0.6%，是回风流的2倍，经过插管抽放后，瓦斯浓度低于0.4%，解决了上隅角瓦斯局部超限问题。
3）通过抽采效果比较，高抽巷抽放效果最好，但成本较高；其次为高位钻孔抽放，再其次为上隅角插管抽放，成本最低。
4）短距离高抽巷结合钻孔抽放不仅降低了成本，而且取得了良好的抽放效果，应大力在本矿推广应用。
5）低位钻场高位钻孔抽放由于终孔处于裂隙带内，抽放负压不易过大，应设置单独抽放管路。
6）研究新的封孔技术，进一步提高钻孔抽放效果。
参考文献
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