高瓦斯突出煤层的瓦斯综合治理.pdf

技术经验 文章编号1003 - 496X （2002） 08 - 0011 - 02 高瓦斯突出煤层的瓦斯综合治理 赵传浩， 李书奎 （淮北矿业集团公司， 安徽 淮北 235006） 摘要介绍了高瓦斯突出煤层防突及瓦斯治理方法， 并对其实际效果进行了详细考察与分析。 关键词防突； 瓦斯； 治理 中图分类号TD712.54文献标识码B 1煤层赋存情况 祁南矿 72煤层为高瓦斯突出煤层， 煤层赋存 较稳定， 厚度 0 ～ 7.36 m， 平均 2.57 m， 煤层夹矸 1 ～ 2 层； 地质结构复杂富含瓦斯， 煤层松软破碎， 硬度较低， f 值为 0.18 ～ 0.28， 煤层瓦斯放散初速 度较高， Δp 为 18 ～ 19， - 550 m 水平瓦斯压力为 3.6 MPa。西大巷和 81回风石门在 72煤层顶板掘 进过程中， 在地应力和瓦斯压力的作用下， 巷道底 臌开裂， 喷瓦斯， 在 72煤层中打卸压钻孔时， 夹 钻、 顶钻、 喷孔、 响煤炮等瓦斯动力现象明显。 2煤与瓦斯突出的防治措施 2.1石门揭煤防突 （1） 钻孔预排瓦斯和金属骨架。西大巷和进 风石门揭穿 72煤层时， 在突出煤层煤层 72中打多 排瓦斯排放钻孔 44 个， 金属骨架孔 47 个， 安装金 属骨架 621 m。经效果检验防突措施有效， 巷道安 全揭穿煤层。 - 550 m 西大巷卸压钻孔布置见图 1。 图 1 卸压钻孔布置图 - 550 m 西大巷金属骨架孔布置见图 2。 图 2 金属骨架钻孔布置图 （2） 钻孔预抽瓦斯和金属骨架。62回风提料 斜巷揭穿 72煤层时， 采取在巷道工作面和工作面 退后 5 m 两帮各打一个钻场， 共打抽放钻孔 52 个 （见图 3、 4） ， 抽放时间 3 个月， 预抽率达 25 以 上； 在工作面打金属骨架孔 26 个安装金属骨架 390 m。同时揭穿煤层的全过程， 两帮钻场边掘边 抽， 安全顺利的穿过 72煤层。 图 3 工作面抽放钻孔剖面图 11 第 33 卷第 8 期煤 矿 安 全2002 年 8 月 图 4 两帮钻场钻孔剖面图 2.2开采解放层 72煤层相邻煤层较多， 同煤组有 71 、 6 3 、 6 2 、 6 1 煤层。71煤层距 72煤法距为 0.4 ～ 1.8 m， 厚度为 1.3 ～ 1.8 m， 距离太近不宜作为解放层开采， 63煤 层较差， 61 、 6 2煤不稳定， 61煤层距 72煤层法距为 42 m， 煤厚平均为 1.6 m 可作为解放层开采， 62煤 层距 72煤法距 40 m， 平均煤厚 1.8 m， 宜作为解放 层开采。已开采 6111 工作面， 其解放范围、 效果 待进一步实践考察。 2.3预抽突出煤层瓦斯 在 7 2煤层底板法距 20 m， 布置岩石集中巷和 轨道巷， 在双岩巷内每隔 25 m 布置钻场， 每个钻 场内呈扇形布置 15 个钻孔， 钻孔穿透 71煤层顶 板 0.5 m， 预抽煤层瓦斯。抽放时间不少于 2 d， 释 放瓦斯潜能， 降低瓦斯压力和含量， 引起煤层收缩 变形， 地应力下降， 透气性系数增大， 煤的强度增 加， 从而消除突出危险。 2.4边掘边抽和超前钻孔 712 机巷和风巷掘进时， 随巷道掘进每隔 50 m 打一个钻场在巷道周围卸压区打 3 个钻孔， 孔 径 91 mm， 孔深 70 m， 封孔 5 m， 封孔后进行抽放， 孔口负压不宜过高， 使用移动泵抽放时， 孔口负压 一般为 24 ～ 26 kPa， 巷道周围卸压区一般为 5 ～ 10 m。 在煤巷掘进工作面打 18 个超前卸压钻孔， 孔 径 91 mm， 孔深 15 m， 经效果检验后， 允许进尺 10 m， 留 5 m 超前距。掘进工作面前方一般有三个应 力带 卸压带， 集中应力带和原始应力带。超前卸 压钻孔在工作面前方一定距离的煤体内， 始终保 存有足够数量的钻孔， 由于钻孔的卸压与排放瓦 斯的作用， 人为地造成并保持在工作面前方有一 个较长的卸压带， 以防止突出的发生。超前钻孔 的最小超前距离不得小于 5 m。采取这些措施后 既可降低煤帮瓦斯涌出量， 又可消除突出危险。 保证了煤巷的安全掘进和正规循环作业， 提高了 单进。 3瓦斯的综合治理 3.1扩大通风断面提高工作面的配风量 由于祁南矿地压大， 巷边底膨两帮受压变形 严重， 在回采时受采动压力影响， 通风断面很难维 护， 必须扩大通风断面， 确保通风断面不小于 5 m2， 增加工作面的配风量， 使工作面风量不低于 800 m3/min， 提高风排瓦斯量。 3.2顶板走向钻孔抽放瓦斯 在回采工作面风巷的下帮顶板距煤层法距 3 ～ 5 m 布置钻场， 每个钻场施工钻孔 4 个， 钻孔打 在距煤层法距 12 ～ 15 m 的顶板裂隙带内 （见图 5） 。抽放流向工作面上隅角的瓦斯和采空区或来 自于邻近层的卸压瓦斯。 图 5 顶板走向钻孔抽放瓦斯布置示意 3.3底板穿层钻孔预抽瓦斯 在 7 2煤底板法距 15 m 分别布置岩石集中巷 兼作运煤和进风巷， 岩石轨道巷兼作回风巷， 巷道 内每隔 25 m 施工一个钻场向工作面内侧呈扇形 布置 15 个钻孔， 穿过 71煤层顶板， 孔底间距 2 m。 该方法钻孔密集， 预抽时间较长， 抽放量稳定。 3.4顺层钻孔随采随抽 在回采工作面前方由机风巷每隔 6 m 沿煤层 倾斜方向平行于工作面打钻， 该方法对降低煤壁 瓦斯涌出量及防突起到一定的作用。当工作面推 到钻孔附近时， 前方出现应力集中带， 瓦斯抽放量 （下转 27 页） 21 第 33 卷第 8 期煤 矿 安 全2002 年 8 月 表 2 降压前后 CO 浓度变化对比 地点 降压前 / 10- 6 降压后 / 10- 6 7层 406 盘区3216 11层 402 盘区248 11层 406 盘区2519 5监控 “监控” ， 是指对井下各 CO 泄出点及其均压 系统， 进行检查、 监测和控制。 （1） 首先是加强井下各个 CO 泄漏点的检查 和监控， 每班由 2 名救护队员或通风员检查测定 CH4及 CO 的浓度， 并挂牌记录和日报； 同时增设 专用电话等通讯设施和先进的自动监测仪表， 在 5301 回风巷安设 CH4及 CO 监测探头和自动断电 报警仪， 24 h 不间断监测 CH4和 CO 的浓度， 一旦 超限立即断电报警。 （2） 对井下特殊地点设救护队专职监护看管， 实行人员控制， 封闭性管理； 对通往警戒区的入口 进行查堵， 防止人员误入。同时加大对周边小窑 的监控管理力度， 禁止小窑违法生产。 （3） 开展 QC 小组活动， 对各个均压系统进行 全面质量控制。原来由于控制不严， 责任心不强， 从而导致漏风问题严重， 使 CO 浓度常因风量不 足而呈跳跃式超限。针对上述问题， 该矿成立了 质量管理 QC 小组， 对均压系统中的漏风问题、 员 工技术素质与操作水平问题、 责任心不强管理制 度不严问题、 风机及其控制回路的维护保养和专 职管理问题等等诸多相关影响因素， 分别制定了 解决办法， 并指定专人负责落实， 责令其限期整改 完成。并在全矿范围内开展通风安全知识竞赛， “一通三防” 漫画展览， 质量安全培训， 矿工自救技 术比武等一列安全教育活动； 树立质量就是安全， 质量就是效益的思想观念， 全矿上下一条心， 群策 群力， 搞好有害气体的综合防治。 通过开展 QC 小组活动后， 8301 工作面均压 系统的运行得到了有效控制， 工作面风量提高并 稳定在 450 m3/min 左右， 回风压差提高到 400 Pa 左右， 上隅角 CO 浓度持续稳定为零， 从根本上消 除了 CO 浓度呈跳跃式超限的现象。系统运行稳 定可靠， 为工作面安全生产提供了保证。 截止到 2001 年底， 14层 303 盘区 8301 普采 工作面， 安全出煤 20 万 t， 11层 406 盘区 8608 工 作面出煤 10 万 t， 301 独立盘区安全出煤 15 万 t， 取得累计从 CO 等有害气体泄出区域安全出煤 45 万 t 的好成绩。 作者简介刘吉波 （1961 - ） ， 男， 高级讲师， 1982 年毕 业于山东矿业学院采矿采， 一直从事矿井通风与安全的教 学和科研工作， 发表论文多篇， 出版合编教材一部。 （收稿日期 2002 - 03 - 05 ； 责任编辑 郭瑞年） （上接 12 页） 增加， 当工作面接近钻孔 1 ～ 2 m 时， 煤体松散， 抽 放浓度降低应停止抽放。 4结束语 （1） 无论采取哪种防突措施都要进行效果检 验， 证明措施有效后才可应用。 （2） 72煤层为低透气煤层， 透气性系数又决定 未卸压煤层抽放效果。可采取煤层注水、 预裂爆 破、 水力割缝等增加透气性系数措施。 （3） 高突煤层的瓦斯综合治理， 采前应以穿层 钻孔、 顺层钻孔预抽瓦斯， 回采期间应以顶板走向 钻孔抽放邻近层和采空区瓦斯的综合措施。 （4） 底板穿层钻孔预抽本煤层瓦斯， 钻孔密 集， 抽放时间长， 抽放量稳定， 但岩巷工程量大， 成 本高， 在生产布局上要尽量兼作运煤进风和回风 巷道用。 （5） 顺层长钻孔抽放瓦斯要改进打钻工艺， 增 加钻孔长度， 使用移动压风机风排渣， 既可克服卡 钻、 垮孔现象又可提高钻孔深度。 （6） 顶板走向钻孔， 巷道工程量少， 成本低， 准 备快， 能缓解接替紧张矛盾， 对抽放邻近层和采空 区瓦斯效果好， 但要选择合适的钻孔层位及合理 的抽放参数。 （收稿日期 2001 - 06 - 09； 责任编辑 齐秀昆） 72 第 33 卷第 8 期煤 矿 安 全2002 年 8 月