保护层开采工作面瓦斯的预测与治理_图文.doc

第1期 2008年3月水力采煤与管道运输H YDRAUL IC COAL M IN IN G 14310-2采面绝对瓦斯涌出量 为37m 3/min , 相对瓦斯涌出量25. 9m 3/t , 开采 垂深为440m 。根据矿山统计方法预测, 邻近层 3煤层的瓦斯涌出量为35m 3/min 左右, 预计 14112采面在回采期间主要来源于本层及临近 3煤层。平均23, 为中硫、中灰肥煤。14112工作面为该区段的首采煤层, 下伏煤层为3煤层, 煤厚2. 2m , 层间距为0. 4～20m 高瓦斯的煤层, 煤层瓦斯含量为3/t , 65以上。由于沉积的影响, 1煤层与3煤层间距为0. 4m , 形成极近开采。预计14112采面在回采期间的瓦斯主要来源于本层及临近3煤 层。 2 瓦斯治理问题提出盘江矿区邻近煤层未开采时, 邻近煤层涌出的瓦斯要占回采工作面瓦斯涌出量的65以上。 因此该工作面瓦斯在回采期间的绝对涌出量为 23～32m 3/min 1煤层与3煤层间距为0. 4m 时取最大值 。 4 瓦斯治理方案开采3煤层的保护层即14112采面 目的是对被保护层卸压, 释放被保护层的弹性潜能, 增大煤层的透气性, 有利于煤层气的运移和解 吸, 降低被保护层的瓦斯含量。由于保护层的开 采, 造成邻近层煤层卸压, 致使裂隙范围内的卸 压瓦斯涌入开采工作面。为了确保回采工作面 的安全生产, 所以对保护层的开采工作面瓦斯来 源分析以及瓦斯涌出量的预测变得尤为重要。 3 分源法预测保护层开采工作面瓦斯涌出量根据14112工作面在回采期间的预计瓦斯涌出量情况, 结合老塘抽放及高位钻场抽放配合风排的方法来解决其回采期间的瓦斯问题。4. 1 留管抽放抽放管径的选择和管路的安装根据矿井现有抽放系统采用老塘留管抽放的情况, 决定选用 自制卷板管作为抽放管。 管路安装从145轨道石门14112回风巷口 沿回风巷接一趟Ф355mm , 壁厚6mm 的瓦斯管 至采面上出口, 从上出口往外至采面回风口每隔 36m 安设1个三通, 采面推至三通位置时再接旁分源法预测矿井瓦斯涌出量的实质是按照矿井生产过程中瓦斯涌出总量和各个瓦斯源涌出瓦斯量, 来预计该矿井各个时期如投产期、达标期、萎缩期等 的瓦斯涌出量。各个瓦斯源涌出瓦斯量是以煤层瓦斯含量、瓦斯涌出规律及煤 层开采技术条件为基础进行计算确定的。 14通管进行抽放。管路安装工程量为602m , 预计 第1期陈发海保护层开采工作面瓦斯的预测与治理2008年3 月抽放量Q 60159m 3/min 。 4. 2 本层抽放4. 3 底板预抽 解放煤层本层抽放从14312运输巷兼作抽 放巷 布置本层平行钻孔, 孔距2m , 孔深100m ; 上巷布置下行孔, 孔深50m , 孔距为2m 。管路安 装从145轨道石门巷沿14312运煤斜巷安至 14312抽放巷。预计抽放量Q 4010 4m 3/min 。由于沉积的影响,14112综采工作面局部地段1煤层与3煤层间距为0. 4m , 形成极近距离开采。在该区域采用5煤层底板施工抽放巷如图1所示 , 利用底板抽放巷向煤层打一定数量的钻孔见图2 , 把3煤层以及1煤层中的一部分瓦斯抽采出来。钻孔采用ZYG -150钻机施工, 孔径 为 5. 0m , 采用25mm 白塑料管配合棉纱及马丽散 封孔, 封孔深度为6m 。 4. 4 顶板高位钻场长距离大直径钻孔抽放 顶板高位钻场即沿煤层走向在回采工作面 上部距顶板具有一定垂距、距回采工作面回风巷 道具有一定水平投影距离的专用瓦斯抽放钻场, 在钻场钻孔抽放上邻近煤层由于采动影响而卸 压涌出的瓦斯, 避免大量的上邻近煤层瓦斯涌入 回采工作面采场空间, 造成回采工作面上隅角及 回风巷道内风流中瓦斯大面积超限, 从而导致重 大瓦斯事故的发生。顶板高位钻场长距离大直 径钻孔抽放方法既是解决采空区及邻近层瓦斯 涌出的有效途径, 也是治理工作面瓦斯超限的可 行措施。顶板高位瓦斯钻场主要抽放开采的顶 部处于采动形成的裂隙带内的瓦斯, 具有抽放量 大, 抽放率高等特点。顶板高位钻场的相对位置 原则上应处于开采形成的充分卸压区和冒落带 以上裂隙带内, 同时要结合邻近层的赋存和层间 岩性等综合因素。从采动对顶板的影响分析, 裂 图2 14512底板抽放巷穿层钻场钻孔平剖面图 65mm ; 钻孔要求穿过3煤层并进入1煤层顶 板1. 0m , 孔深在30～100m 之间, 终孔间距为隙发育带是高瓦斯富集区。14112采面直接顶为泥质粉砂岩, 厚度为3～5m , 老顶一般处于裂隙带范围内。经过现场调查分析, 理论和实践结 15 第1期水力采煤与管道运输2008年3 月合, 得出14112采面1煤层高位巷道钻场相对位置, 顶板高位巷道钻场底板距离开采层回风巷 道垂高10～12m , 水平投影距回风巷下帮距离 5m , 高位钻场之间间隔在100m 左右, 抽放效果较好。钻场走向长为4m 左右, 钻孔布置3排, 每排4个孔, 钻孔倾角为2～3, 钻孔方位几乎与开采层回风巷平行布置如图3所示 。高位钻场钻孔采用M KD -5S 钻机施工, 孔 图3 高位钻场布置图 深100～130m , 孔径为115mm 。钻孔采用38mm 放1m 3/min , 风排瓦斯3/min , 抽放率为 723/min 的情况下, 的白塑料管配合棉纱及马丽散封孔, 封孔深度为 0. 0. 4, 消除6m , 单孔抽放浓度为20～80。高位钻场钻 、上隅角瓦斯积聚的不安全隐孔瓦斯自然涌出量和抽放量较大, , , 保证了工作空区瓦斯效果十分明显, 面安全生产。回风巷瓦斯超限问题, 在14112综合治理瓦斯措施中, 尤其值得注斯超限、意的是①通过超前预测, 主动抽放是治理瓦斯4. 5 的根本有效措施。②高位钻场抽放瓦斯技术是根据预计涌量情况, 按留管抽放瓦斯量 治理高瓦斯采煤工作面回风瓦斯超限、上隅角瓦9m 3/min , 底板预抽瓦斯量12m 3/min , 本煤层抽 斯积聚的最有效手段, 该技术工艺简单、管理方放瓦斯量4m 3/min , 计25m 3/min 。其14112采 便、抽放率高, 抽出的瓦斯可以综合利用。高位面的配风量初步为 钻场位置的选择非常关键, 它决定抽放效果, 一Q 配100q 采K 采 定要布置在裂隙带瓦斯富集区才能起到良好的10032-25 1. 61142m 3/min 抽放效果。③在过14512联络石门期间, 必须把式中Q 配为采面配风量m 3/min ; q 采为瓦斯涌出 14512底板抽放巷瓦斯管从14512联络石门引量泵抽后涌出量,m 3/min ; K 采为采面瓦斯涌出出, 并在14112运输巷保护好抽放管。在采面推量不均匀备用系数, 取K 采1. 6。 过14512联络石门10m 后, 方可断开14512联5 综合治理实践及其抽放效果评价络抽放巷瓦斯抽放管。否则14512底板抽放巷 14112综采工作面自2004年2月开始掘进瓦斯容易从采空区涌出。 相关巷道, 至2004年5月构成采面,2004年月6 参考文献 月开始回采,2007年8月回采结束。14512底板 预抽从2004年3月份开始抽放, 抽放时间为31 个月, 3煤层预抽从2004年2月份开始抽放, 抽放时间为5个月。根据现场考察, 14112工作 面在采煤过程中的瓦斯和采空区涌出的瓦斯分 别占整个工作面瓦斯涌出的25和75, 回采 期间绝对瓦斯涌出量为23. 6m 3/min 。其中底 板抽放8m 3/min , 高位钻场抽放8m 3/min , 留管抽 16[1] 于不凡. 煤矿瓦斯灾害防治利用技术手册. 北京煤炭工业出版社, 2005修订版[2] 戴广龙等. 保护层开采瓦斯涌出量预测[J ].煤炭学报, 2007,324 382～383作者简介陈发海1970- , 男, 助理工程师,1991年毕业于贵阳煤炭工业学校采煤专业, 现任土城矿采三区区长, 从事生产技术管理工作。收稿日期2007-09-29