瓦斯突出矿井瓦斯治理技术与实践.doc

２００８年１２月 矿业安全与环保 第３５卷增刊 ・＿＿－・，‘＝， 同瓦斯突出矿井瓦斯治理技术与实践 张毅江 （水域矿业（集团）有限责任公司那罗寨煤矿，贵州六盘水５５３０００） 摘要通过现场实践和理论分析，阐述了那罗寨煤矿瓦斯综合治理的基本方法，分析了局部和区 域性瓦斯治理技术在那罗寨煤矿的应用效果。 关键词瓦斯治理；顶板走向钻孔抽放；本煤层抽放；先抽后掘；穿层钻孔预抽中图分类号ＴＤ７１２＋．６ 文献标识码Ｃ 文章编号１００８４４９５（２００８）Ｓ１００３４０３ 因此治理采空区瓦斯的主要方法是切断瓦斯源和解决采空区漏风分布状态，从而减小瓦斯向采空区的涌人。 １．２采空区瓦斯抽放技术 采用在回采工作面风巷沿走向在煤层顶板往采空区上方施工顶板走向钻孔抽放，对采空区顶板裂隙或垮落区间内积存的瓦斯进行抽放。通过抽放切断上邻近层瓦斯向工作面涌出，同时，抽放将对采空区下部的瓦斯起到拉动作用，减少采空区瓦斯向工作面涌出量。顶板走向钻孔抽放布置图见图ｌ。 那罗寨煤矿位于贵州省六盘水市钟山区境内，井田走向长７．２ｋｉｎ、倾向宽３．５ｋｍ，面积为２５．２ｋｍ２。井田范围内共有１９层煤，主采煤层４层（Ｃ６０５，Ｃ６０１，Ｃ４０９，ＣＡ０７煤层），平均厚度３．２２ｍ，各煤层富含瓦斯，其中Ｃ６０ｌ煤层及ＣＡ０９煤层瓦斯含量较高，达１５．６～ １７．８５ ｍＬ／ｇ，其余各煤层瓦斯含量均在１０ｍＬ／ｇ左右，ｏ／ｍｉｎ。自建井以来共发生２１次煤与瓦斯突出 为高瓦斯突出矿井，回采工作面绝对瓦斯涌出量达 ３６．６８ 事故，其中小型突出１３次，中蛩突出７次，大型突出 １次，严重威胁着矿区的安全生产。 近年来，那罗寨煤矿确立了“瓦斯不治，矿无宁日”的指导思想，坚持瓦斯综合治理，坚持“瓦斯超限就是事故”，坚持安全生产“安全四项”指令，不断完善通风系统，加强瓦斯治理方法的研究、实践和总结，逐步形成以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理格局，稳定了矿区安全生产形势。 １采煤工作面瓦斯治理方法 １．１采空区瓦斯运存规律 采空区瓦斯主要来源于上、下邻近层及遗煤残存瓦斯，其涌出量通常占回风巷瓦斯量的５０％左右。采空区瓦斯分布通常与采空区漏风状态有关，根据瓦斯密度比周围介质的密度小的性质，瓦斯主要积存在采空区上部，在通风动力作用下，瓦斯逐步积存在上隅角，当上隅角处理不善而积存在涡流区时，就会造成瓦斯积聚，回风流瓦斯超限，威胁着矿井安全生产。 在全负压Ｕ型通风条件下，积存在采空区的瓦斯量主要取决于岩体间隙大小和漏风压力的大小。 那罗寨煤矿００１０８回采工作面瓦斯涌出量为 ３６．６８ 图ｌ顶板走向钻孔抽放布置图 ｍ３／ｍｉｎ，在回采期间采用低负压埋管抽放采空 区瓦斯，设计钻场深度３ｍ，挑顶４ｍ，每３０ｍ设１组抽放钻场，风巷低负压采用垂２９９ｎｌｌｎ主管，抽放泵混合量为４７ｍ３／ｍｉｎ，抽放浓度在２２％一２５％，抽放瓦斯纯量ｌＯ．３４１１．７５矗／ｍｉｎ，成功地解决了回采工作面瓦斯超限问题，使得该工作面月推进１００以上，平均日产量为１ １３４０ ０００～ｌ １００ ｍ ｔ，最高日产量达 ｔ，现已安全开采结束。 收稿日期２００８０８２１ 作者简介张教江（１咿），男，贵州毕节人，２００３年毕业 于贵州大学，主要从事通风、瓦斯管理技术工作。 ・３４・ 到目前为止，那罗寨煤矿所回采的采煤工作面，全部都采用顶板走向钻孔低负压埋管抽放采空区瓦斯技术。均取得了较好的安全经济效益。 万方数据 ２００８年１２月 矿业安全与环保 第３５卷增刊 １．３采煤工作面本煤层抽放技术 本煤层瓦斯随着落煤大量涌入回采空间，是制约工作面产量的直接原因，落煤量越大，瓦斯涌出量就越多。那罗寨煤矿高瓦斯突出煤层的残余瓦斯涌出量一般在１５％一２０％，煤壁瓦斯涌出量在４０％～５０％。即使采空区无瓦斯涌出，煤壁瓦斯涌出也会导致回风瓦斯超限。为此，煤壁瓦斯涌出严重制约着回采产量，在瓦斯极限下不进行本煤层瓦斯抽放前提下，其日产量为７５０～８５０ ｔ。 煤壁瓦斯涌出治理的主要手段是进行本煤层瓦斯抽放，在采煤工作面机巷、风巷施工顺层钻孔，沿机巷、风巷每５ｍ布置一孔深７０８０ｍ钻孔进行抽放，瓦斯抽放混合量３０ｍ３／ｒａｉｎ，抽放浓度１０％～２０％，抽放纯量３～６ｍ３／ｒａｉｎ，对降低煤壁瓦斯涌出量和防止煤与瓦斯突出起到了一定作用，实现了高产高效。００１０８回采工作面在供风１ ３００一ｌ４００ｍ３／ｒａｉｎ 时，瓦斯浓度控制在０．８％以下，平均日产量为９００～ １０００ ｔ，月推进１００ｉｎ以上。本煤层抽放钻孔布置图 见图２。 （ａ）钻孔布置平面示意图 图２本煤层抽放钻孔布置图 ２掘进工作面瓦斯治理方法 ２．１掘进工作面瓦斯及进度问题 那罗寨煤矿为高瓦斯突出矿井，在突出煤层掘进时，经常发生喷孔、夹钻、顶钻以及炮后瓦斯超限，曾发生１９次煤与瓦斯突出事故，安全推进极为困难。由于瓦斯涌出量很大，局部通风难以解决瓦斯问题，月推进４０～５０１１１，严重影响采掘接续。２．２先抽后掘技术 为解决掘进工作面煤与瓦斯突出及炮后瓦斯超限问题，那罗寨煤矿采用了在巷道两帮施工抽放钻孔，掘进工作面施工密集卸压短钻孔的防突措施，实施先抽后掘技术。在掘进巷道两帮施工钻场（深 ４．５ ｍ宽３ｍ）对前方煤体瓦斯进行抽放，抽放钻孔 孔底间距不大于２ｍ，钻孔控制到巷道轮廓线外８ ｍ 的位置，孔径７５ｉｎｔｏ，孔深６０～８０ｍ。在抽放期间每天进行抽放参数检测并对抽放参数进行分析，在煤体原始瓦斯含量降到８ｍ３／ｔ以下时，进行掘进工作。 万 方数据掘进过程中结合实际在掘进工作面施工密集卸压短钻孔进行卸压排放。目前，那罗寨煤矿实施先抽后掘技术后，不仅有效地防止了突出事故的发生和瓦斯超限事故，而且对安全快速推进起到了积极的作用，从原来的掘进时单进４０～５０“月（个）提高到现在的８０～１００ｍ／月（个）。两帮夹抽中间短钻孔排放布置图见图３。 （ａ）抽排放钻孔设计断面图 （ｂ）抽排放钻孔设计平面图 图３两帮夹抽中间短钻孔排放布置图 ３区域性瓦斯治理方法 ３．１穿层钻孔预抽技术 采用穿层钻孔预抽煤层瓦斯，在底板巷内施工 钻场，由钻场向煤层施工穿层钻孔，每个钻孔都穿透整个煤层。那罗寨煤矿在１６００运输大巷实施穿层钻孔对００１０８工作面抽放时，孔径＂／５ｎｌｍ，孔深６８～ ９０．１ ｍ，钻孔在抽放的Ｃ６０５煤层底排间距为５ｍ，抽 放半径为２．５ｍ，钻孑Ｌ控制到００１０８工作面切眼巷道 轮廓线５ｍ范围以外。经过穿层钻孔预抽区域的００１０８切眼，掘进时月进度达１１６ｍ，而在未预抽区域的００１０８机巷，月进度在６０ｍ左右。其中未进行预抽的０１１０３机巷月进度只有４０ｍ左右，并且经常出现喷孔、夹钻、炮后瓦斯浓度超限等情况。００１０８风巷及切眼穿层钻孔布置图见图４。３．２开采保护层技术 对于近距离煤层群开采，优先选择开采保护层。保护层开采后，被保护层发生收缩变形，煤的力学强度增大，瓦斯压力、透气性参数得以改善，煤岩体的裂隙连通性增加，大量卸压瓦斯涌向开采层的采空区，不但使保护层失去突出危险性，而且使瓦斯含量降低。那罗寨煤矿现开采的３０＂／０１工作面是预先开采ｌｌ。下保护层的被保护煤层（７’煤层），被保护的７。煤层在开采过程中，预计瓦斯涌出量约为 ３ ｍ３／ｍｉｎ，经计算实际只有１．７６ｏ／ｒａｉｎ。对于开采 保护层层间距较大时，由于瓦斯排放不充分，应配合使用瓦斯抽放技术。 ・３５ ・ ２００８年１２月 矿业安全与环保 ４结语 第３５卷增刊 以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理是那罗寨煤矿治理瓦斯的根本方法。采煤工作面瓦斯治理优先采用顶板走向钻孔抽放，以本煤层抽放和上隅角充填堵漏为辅，进行采煤工作面瓦斯治理的方法，在那罗寨煤矿是行之有效的。那罗寨煤矿实施先抽后掘技术、穿层钻孔预抽技术以及开采保护层技术后，有效地解决了煤层突出与安全进度的矛盾。通过研究新 （ａ）剖面图 方法，不断提高瓦斯抽放的技术含量，以实现矿区的安全性与经济性。 ００１０８风巷１６００运＿输大巷 、 。。ｏ口 ｏ ｏ 参考文献 ［１］王显政．煤矿安全新技术［Ｍ］．北京煤炭工业出版社， ２００３． ［２］国家煤矿安全监察局人事培训司．矿井瓦斯防治［Ｍ］．徐 州中国矿业大学出版社，２００２． ．００１０８机巷 （ｂ）平面图 。。 （责任编辑李琴） 图４ ００１０８风巷及切眼穿层钻孔布置图 。 （上接第３３页） 工作面回采期间，采面回风巷瓦斯体积分数为０．４％，上隅角瓦斯体积分数小于０．７８％，实验证明１６００运输大巷穿层抽放钻孔不仅抽取了大量的工作面切眼瓦斯，而且也有效地抽取了邻近层涌人采空区内的瓦斯。 ３．２ ４结语 １）那罗寨煤矿在对未保护区域的Ｃ６０５突出煤层００１０８工作面掘进前，利用采面附近的１６００运输大巷和１６７５回风石门穿层抽放钻孔进行预抽，不仅消除了煤层在该区域的突出危险性，而且大大减少了因工作面瓦斯超限而引起的掘进效率低的问题，提高了巷道的掘进速度和瓦斯的利用率。从技术方面讲，这是一种简单而有效的瓦斯治理方法。 ２）工作面瓦斯预抽方式能够充分利用现有巷道，避免了布置专门的瓦斯抽排巷道，节约了资源。取得了很好的经济效益。 １６７５回风石门穿层抽放效果分析 １６７５大巷钻孔正规接抽后，经流量检测，钻孑Ｌ支 管瓦斯体积分数一般为５％一２７％，负压为 ０．０１８ ＭＰａ，单孔最大瓦斯体积分数为４３％，最大瓦 斯纯流量为２．７８ｍ３／ｒａｉｎ。巷道在掘进期间，经过钻场的两帮夹抽，工作面瓦斯超限次数比无穿层抽放的００１０８机巷有明显减少，掘进进度达到每月９２比机巷提高了４７．５％，提高了掘进效率。 ００１０８工作面在回采期间，又经过两巷的本煤层抽放后，效果检验时蜀值最大为０．４５。目前，００１０８采面已经采完，采面、旧回风巷和上隅角瓦斯从未超限，工作面采完后，该抽放系统又作为００１０８采空区瓦斯抽排系统，至今尚未停止抽放。 ｍ， 参考文献 ［１］刘志磊，朱庆华，等．煤矿技术大百科［Ｍ／ＣＤ］．北京银声 音像出版社。２００４． ［２］姚宝魁，孙广忠，等．煤与瓦斯突出的区域性预测［Ｍ］．北 京中国科学技术出版社，１９９３． （责任编辑吕晋英） ・３６・ 万方数据 高瓦斯突出矿井瓦斯治理技术与实践 作者 作者单位 刊名 英文刊名 年，卷期 被引用次数张毅江， ZHANG Yi-jiang水城矿业集团有限责任公司,那罗寨煤矿,贵州,六盘水,553000矿业安全与环保MINING SAFETY ENVIRONMENTAL PROTECTION2008,35z11次 参考文献2条 1.王显政 煤矿安全新技术 2003 2.国家煤矿安全监察局人事培训司 矿井瓦斯防治 2002 本文读者也读过9条 1. 汤家轩.Tang Jiaxuan 做好瓦斯突出综合治理促进高产高效矿井建设[期刊论文]-中国煤炭2009,357 2. 高晨.余硕和 急倾斜突出煤层的瓦斯地质规律及治理瓦斯方法[会议论文]-2002 3. 李元华.谭化柱 高瓦斯突出煤层瓦斯治理技术与实践[期刊论文]-科技创新导报200922 4. 常松岭.孙和应 矿井瓦斯防治技术课程教学改革与实践[期刊论文]-内江科技2009,3010 5. 叶飞.黄超慧.YE Fei.HUANG Chao-hui 高突条件下综采面过大断层技术应用[期刊论文]-陕西煤炭2007,264 6. 刘德民.李金岭.白文艺.LIU De-min.LI Jin-ling.BAI Wen-yi 矿井瓦斯涌出影响因素及治理技术[期刊论文]-煤2010,195 7. 朱贵旺.卢平.ZHU Gui-wang.LU Ping 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