高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 高瓦斯突出矿井瓦斯治理技术与实践 张毅江 水城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1008-44952008S1-0034-03 那罗寨煤矿位于贵州省六盘水市钟山区境内,井 2 田走向长7.2km、倾向宽3.5km,面积为25.2km。井田范围内共有19层煤,主采煤层4层C605,C601,C409,C407煤层,平均厚度3.22m,各煤层富含瓦斯,其中C601煤层及C409煤层瓦斯含量较高,达15.6～17.85mLΠg,其余各煤层瓦斯含量均在10mLΠg左右,为高瓦斯突出矿井,3 36.68mΠmin。事故,其中小型突出13,1次,近年来,“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。 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入。1.2 ,对采空区顶板裂。通过抽放切,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1 。 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。 图1 顶板走向钻孔抽放布置图 那罗寨煤矿00108回采工作面瓦斯涌出量为36.68mΠmin,在回采期间采用低负压埋管抽放采空 3 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Φ299mm主管,抽放泵混合量为47mΠmin,抽放浓度在22～25,抽放 3 瓦斯纯量10.34～11.75mΠmin,成功地解决了回采 3 工作面瓦斯超限问题,使得该工作面月推进100m以上,平均日产量为1000～1100t,最高日产量达1340t,现已安全开采结束。 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。 收稿日期2008-08-21 ,男,贵州毕节人,2003年毕业作者简介张毅江1979 于贵州大学,主要从事通风、瓦斯管理技术工作。 ・34・ 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15～20,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750～850t。 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70～80m钻孔进行抽 3 放,瓦斯抽放混合量30mΠmin,抽放浓度10～ 3 20,抽放纯量3～6mΠmin,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 3 高效。00108回采工作面在供风1300～1400mΠmin时,瓦斯浓度控制在0.8以下,平均日产量为900～1000t,月推进100m以上。本煤层抽放钻孔布置图见图2 。 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40～50mΠ月个提高到现在的80～100mΠ月个。两帮夹抽中间短钻孔排放布置图见图3 。 图 3.1 穿层钻孔预抽技术 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40～50m,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4.5m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8m的位置,孔径75mm,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 3 体原始瓦斯含量降到8mΠt以下时,进行掘进工作。 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75mm,孔深68～90.1m,钻孔在抽放的C605煤层底排间距为5m,抽放半径为2.5m,钻孔控制到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30701工作面是预先开 采11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333mΠmin,经计算实际只有1.76mΠmin。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 第35卷增刊 4 结语 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。 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责任编辑李 琴 图4 00108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 4 结语 1那罗寨煤矿在对未保护区域的C605突出煤 面切眼瓦斯,而且也有效地抽取了邻近层涌入采空 区内的瓦斯。3.2 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,钻孔支 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。 管瓦斯体积分数一般为5～27,负压为0.018MPa,单孔最大瓦斯体积分数为43,最大瓦 斯纯流量为2.78mΠmin。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92m,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K1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。 参考文献 [1]刘志磊,朱庆华,等.煤矿技术大百科[MΠCD].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・