_三软_低透气性高瓦斯煤层放顶煤工作面瓦斯抽放技术研究.doc

收稿日期2009-03-11 作者简介郑明宗1969 , 男, 河南伊川人, 工程师, 1993年毕业于淮南矿业学院, 现从事通风技术管理工作。 “三软”低透气性高瓦斯煤层放顶煤工作面 瓦斯抽放技术研究 郑明宗, 孙 飞 永煤集团永华能源有限公司, 河南偃师 471900 摘要根据偃龙矿区煤层瓦斯特点及开采技术条件, 针对“三软”低透气高瓦斯煤层, 利用煤层松软不透气做屏障, 实施放顶煤工作面顶板插管抽放, 以抽放手段降低回采工作面瓦斯的涌出量, 通过抽放使高瓦斯区域变成低瓦斯回采。 关键词“三软”煤层; 低透气性; 放顶煤; 顶板插管抽放; 瓦斯抽放方法 中图分类号T D71216 文献标识码B 文章编号1003-05062009 05-0100- 永华二矿主采煤层为二1煤层, 其发热量29156MJ /kg,密度115t/m3 。煤属低中灰、低硫、低磷、 中高发热量粉状无烟煤。该煤层顶板为6m 质泥岩, 质地松软极易垮落3m 的胶质泥岩, 其次是2～4m 育, 易破碎, 6m 1煤层机械强度低, 11012, 松软易碎, 多呈粉状及小碎粒状产出, 以亮煤为主, 暗煤次之, 参差状断口, 玻璃光泽, 是典型的“三软”煤层。该煤层厚度6～10m , 极利于放顶煤回采。根据河南理工大学提供的瓦斯取样结果, 测定-200m 以上, 瓦斯 相对涌出量为17m 3 /t ・d 左右; -200m 以下瓦 斯最高相对涌出量可达23m 3 /t ・d , 煤层厚度变化大, 瓦斯赋存不均一, 特厚煤层处瓦斯含量较高。 1 煤炭生产特点对瓦斯抽放的影响 永华二矿二1煤层煤质松软适合手镐落煤, 煤质呈小颗粒或粉状, 极易发生漏顶现象; 煤层干燥, 工作面粉尘大, 巷道掘进前煤层必须注水, 否则无法 施工。因为煤质松软, 瓦斯释放钻孔和本煤层预抽钻孔因塌孔严重而无法施工, 所以在工作面放顶煤回采过程中会受到瓦斯的严重制约。回采工作面绝 对瓦斯涌出量超过5m 3 /t 以上, 仅靠风排已不能彻底解决瓦斯问题, 严重影响工作面的安全回采。在煤层内尝试打释放孔, 但因煤层软、塌孔严重而无法施工, 75mm 钻孔打3m 深就会出现夹钻现象, 钻杆拔出后钻孔随即消失; 42mm 钻孔最多 打6m , , 无, 很难有较好的抽放效果。采用, 但是, 由于经常出现堵孔现象, 很难有稳定效果。 2 瓦斯治理措施 采用煤层注水, 对煤体有一定的固化作用, 在放顶煤施工中发生漏顶的现象明显减少, 也较好地改善了施工环境, 但回采工作面采空区的瓦斯涌出问题不能得到解决, 无法从根本上排除瓦斯隐患, 时常会出现采空区大量瓦斯涌出现象。根据永华二矿煤层的松软、煤层不透气的特点, 利用工作面顶煤作隔离保护层, 使用在工作面顶板插管的抽放方式, 将插管与煤层上部的采空区导通, 利用插管进行抽放的瓦斯治理方案。211 抽放管路和插管的布置 针对回采工作面的特点, 将 50mm 抽放管路从回采工作面回风巷接到安全出口位置, 抽放管路变为多头三通, 用 100mm 塑料抽放管与工作面插管连接, 形成瓦斯抽放系统。插管位置在工作面上 部距安全出口15m 处, 插管角度为30～45 图1 。图1 抽放插管布置示意 ・ 001・2009年第5期 中州煤炭 总第161期 插管布置方式为采空区侧和煤墙侧各一排, 随着工作面回采逐排前移, 插管由单体顶入, 回撤时使用手拉葫芦拉出, 以保证插管循环使用, 并保证工作面有稳定的抽放效果。 瓦斯抽放管上的多头三通采用阀门控制, 避免施工过程中每个插管相互影响。212 瓦斯抽放效果 2007年9月17日以前, 11021工作面采用其他方式抽放, 工作面的瓦斯绝对涌出量在5m 3 /t 以上, 回风流的瓦斯浓度在016～017之间, 工作面在放顶煤期间时常出现瓦斯超限现象。2007年9月17日以后采用插管抽放, 回风流的瓦斯浓度降到012～013之间, 效果十分明显, 杜绝了工作面瓦斯超限现象, 工作面瓦斯抽放率在50以上。抽放效果见表1。 表1 抽放方式 回风流中瓦斯浓度011701～013工作面配风量/min 700m 3/min 瓦斯超限次数 20070916018～11021次110～115的7次115以上的12次 2007091720070930018～110的6次110～115的7次115以上的3次 瓦斯超限原因工作面放煤和回柱期间 移瓦斯抽放管期间处理管路堵塞期间 11021工作面插管以前2007年9月816日 瓦斯抽放量平均为265510m 3 , 插管以后2007年9 月1726日 瓦斯抽放量平均为523717m 3 。 从抽放量可以看出, 采用插管抽放措施, 效果显著, 抽放量平稳。 工作面采用插管抽放方式后, 因放顶煤期间造成的瓦斯超限现象没有出现, 在统计的几天中出现的瓦斯超限都是在移动插管位置和处理堵管时造成的。经过现场摸索和总结, 对插管工艺进行了调整, 在插管上加装阀门, 避免了施工过程的瓦斯超限现象; 及时处理管路中积存的粉煤, 避免了堵管现象。在10月上旬杜绝了工作面瓦斯超限, 经济和社会效益显著。 3 结语 在工作面顶板采用插管的瓦斯抽放方法, 利用“三软”、松软不透气的特点, , , 使高瓦斯煤层实现, 消除了因工作面在放顶煤时, 瓦斯瞬时大量涌出对工作面回采的制约。同时, 插管施工是在工作面内进行的, 不需要做其他的工程, 插管过程中是将花管用单体液压支柱顶进顶板煤体里, 施工工序简单, 不存在采空区瓦斯涌出现象对施工的威胁, 实现了连续抽放。将插管从工作面顶板插入, 直接抽采采空区上部密封区的瓦斯, 抽放浓度高, 避免了使用同一台泵对煤层预抽和采空区抽采的相互影响, 抽放管路采用 50mm 的塑料管, 轻便无接头便于管理和维护。这种瓦斯抽放方式, 在“三软”煤层放顶煤工作面具有良好的推广价值。 责任编辑秦爱新 上接第92页 2 本煤层顺层钻孔。通过在工作面回风巷、 运输巷施工本煤层顺层钻孔对煤体提前预抽, 为工作面的安全回采打下了坚实的基础。 3 煤壁浅孔。由于在煤体中施工一定量的钻孔使煤体应力得以释放, 通过在工作面施工浅孔, 使工作面前方动压区瓦斯得以抽采, 最大限度地解决了落煤时瓦斯含量高的问题。 采用综合抽采技术后, 由原来的日推进016m 提升至后来的日推进112m , 日产量由原来的2100t 增加到现在的4000t, 按煤炭价格510元/t 计算, 日增产值9619万元, 吨煤成本330元, 年增创利润112亿元, 经济效益明显, 具有良好的推广应用价 值。 5 结语 1 综合抽采技术对“三软”厚煤层高应力孤岛 综放面的瓦斯治理具有推广应用价值。 2 抽采的主要问题开采煤层透气性低, 煤层松软, 打钻困难, 封孔质量差, 抽放设备不足, 对瓦斯地质的系统研究不足。 3 配置先进钻孔设备, 提高封孔质量, 增加钻孔数量, 增加抽放设备, 进一步掌握瓦斯赋存和抽采规律, 从而满足安全生产的需要。 责任编辑秦爱新 ・ 101・2009年第5期 郑明宗等“三软”低透气性高瓦斯煤层放顶煤工作面瓦斯抽放技术研究 总第161期