近距离开采瓦斯立体抽采防突技术应用.pdf

当代化工研究 73 Modem Chemical Research I Q2020 16 技术应用与研究 近距离开采 瓦斯立体抽 采防突技术应用 *王瑞德 （山西省阳泉市大阳泉煤炭有限责任公司山西045000） 摘耍我国矿产资源不断开采促使矿井挖拡不断加深，在此过程中可能会遭遇高浓度瓦斯，开采工人长期处于低透气性餉环境中作业， 会对开釆工作的安全性产生不良影响.本文站在开采安全性丝视角，以民新煤矿的开采作为研究对象，分析在近距离矿层开釆阶段所使用 的瓦斯立体抽采防突技术，了解该技术应用原理及具体应用操作，并分析该技术对近距离矿层开采所产生的经济效益.期望能够改善开采 的安全防护水平，起到良好瓦斯防治效果. 关键词近距离开采；安全生产；瓦斯立体抽采防突技术 中EB分类号TD712 文献标识码A Application of Gas Drainage and Outburst Prevention Technology in Close Distance Gas Extraction Wa n g Ruid e Da ya n gq ua n Co a l Co ., Ltd ., Ya n gq ua n City, Sh a n xi P r o vin c e, Sh a n xi, 045000 Abstracts Chinas continuous mining of mineral resources promotes the deepening of mine excavation. In this process, high concentration gas may be encountered. Mining workers working in low permeability environment for a long time, which will have adverse effects on the safety of mining work. From the perspective of mining safety, taking the mining cfMinxin Coal Mine as the research object, this paper analyzes the gas three- dimensional drainage outburst prevention technology used in the short-distance mining stage, understands the application principle and specific application operation of this technology, and analyzes the economic benefits of this technology for short-distance mining. It is expected to improve the safety protection level of mining and achieve good gas prevention and control effect. Key words i short-distance minings safe production} outburst prevention technology of gas three-dimensional drainage 近距离开采过程中瓦斯浓度的治理和预防瓦斯突出工 作，目前已经受到矿产开采企业的高度关注，其所采用的通 用手段是注重矿井通风以及抽采层瓦斯等方式来规避和预 防。其中，抽采层瓦斯方式是行业内更为认可的相对安全的 技术方式，能够有效预防瓦斯事故的发生并且回收对应的瓦 斯资源，从而提升矿山开采企业的经济效益。瓦斯立体抽采 防突技术是瓦斯抽采措施的重要技术手段，通过该种技术应 用，能够避免近距离矿层瓦斯浓度超限情况，实现采矿安全 生产。 1.瓦斯立体抽采防突技术原理分析 为了全面消除瓦斯浓度过高所带来的开采危险性，避免 瓦斯涌出量过多，矿山开采企业通常会选择瓦斯含量相对较 小且瓦斯突出的危险性比较小的矿层作为保护层,并且准备 好开采流程。在正式开采阶段，将会对矿体进行钻孔，如果 经过长时间的开采，保护层的瓦斯压力将会降低，此时保护 层弹性也会降低，煤体本身的应力也会随之下降，此时不管 是透气性还是强度方面都更适合以瓦斯抽采方式来预防矿山 开采的危险性。事实上，在保护层面被开采以后，处于保护 层煤层将会出现整体变形情况，其矿体位置发现位移，而被 保护范围应力也会出现明显变化，此时保护层中矿层透气性 大幅度增加，瓦斯在此时经过解吸、扩散等流动过程。如果 以立体抽采防突技术对瓦斯进行抽采，可以有效降低瓦斯含 量，从而让矿层膨胀，使该层地应力下降，而瓦斯流量也会 明显提升。对瓦斯抽采控制保护层中大量涌出瓦斯，避免这 些瓦斯涌入到一些已经被采空区域，规避瓦斯泄漏问题，促 使开采更加高效且安全，具体原理见图1。 保护层瓦 斯抽采 应力 瓦斯 压力下降 增高矿体 强度 激发突出作用减小 发展突出作用减小 ］矿体抵抗能力增强 保护层 安全高 效开采 矿井安 全高效 开采 被保护层 煤层群整 体变形、 位移，透 气性增强 f______ 保护层瓦斯 得到治理 卸压层 瓦斯 “解吸 _扩散- 渗流” 被保护层 安全高效 开采 减少向保护层 的瓦斯涌出量 被保护 层卸压 瓦斯的 高效抽 采 被保护 卸压层 瓦斯含 量 压力 降低，煤 体强度 增高 被保护层地 应力降低 被保护层瓦 斯抽采 图1瓦斯立体抽采防突技术原理 2.近距离矿层开采中对于瓦斯立体抽采防突技术的应用 案例 ⑴案例介绍 山西某矿的矿井在内层方面的倾角为15到23之间， 方向为西北。主要开釆层为3层，从上到下用字母C3, C5 和C7来表示，而其中C3层厚度是1.46米，C5层厚度是1.58 当代化工研究 Modem Chemiad Remearch74 技术应用与研究 2020 ・ 16 米，C7层厚度是1. 78m, C3和C5之间层间距是10. 18m,而C5 和C7层间距则是5. 08米。可以被开采的矿层当中，C3顶板主 要是石灰岩，而C5和C7顶底板主要是泥岩或者是黏土岩这样 的软质岩石。民新矿主要生产无烟三号，首次采集工作面是 1201综采工作面。此次布置2个综掘工作面和2个普掘工作 面，具体瓦斯参数见表1。 表］民新矿层瓦斯参数情况表 T层 压力/ MPa 瓦斯 含量/ mVt-1 透乞性系数 /m2 - MPa-2 - d-1 钻孔流量 衰减系 数/旷 瓦斯放 散初速 度AP 坚固性 系数f 破坏 类型 C30.426.130. 0080.167590. 85m C50.9110.220.1680.0516180.48IV C71. 1213. 040.2370. 0452220. 33V 此时C3层处于并没有瓦斯的突出危险性的情况，而C5和 C7都具备这样的危险性。从可抽取性的角度来讲，观察表中 各层的透气性系数以及瓦斯的钻孔流量衰减系数能够明确C3 属于比较难以利用瓦斯抽取技术来进行抽采的层，而C5和C7 则属于比较容易抽采的层。 ⑵技术应用 此次矿井的开采过程中，C3属于首个开采层，其并没有 瓦斯的突出危险性，且矿层的间距比较小，因此，采用了自 上而下开采的方式。此时对瓦斯立体抽采防突技术的应用将 会依据其原理，先在13011作面展开开采工作。此时利用高 负压瓦斯的抽采系统，先进入到1201面来进行抽采，也就是 回采工作面，沿着矿层在每隔20m地方以交错布置的方式来 进行钻孔，保持每个钻孔长度在70米到90米之间，而钻孔直 径则保持在75毫米左右见图2。 1301运输顺槽 图3 在1301工作面上，将会在回风顺槽附近进行施工，以高 位钻孔的方式促使钻场层能够进入到工作面3m左右位置。而 此时的第一个钻场将会和1301工作面切眼之间相隔40m,钻 场的间距则保持在50m。不同的钻场在施工的时候将都按照6 个高位钻孔的标准，且保持孔间距为10米图3 o 针对采空区进行抽采的过程中，主要是根据工作面的情 况从其回风岗的位置敷设1条瓦斯抽采管，该抽采管将会保 持直径在300毫米左右。工作面不断推进，瓦斯管也会逐渐 被埋入到采空区当中。瓦斯管将会间隔一段距离就被开设1 个三通并且安装好对应阀门，该阀门将用于开闭瓦斯管。此 作业中瓦斯管有效长度将保持在20m-50m之间。该种埋管方 式对于瓦斯立体抽采防突技术具备辅助效果，且在国内很多 矿山开采作业中都被广泛应用。据实践工作可知，如果工作 面本身所涌出瓦斯量并不大，利用该种方式来解决采空区的 瓦斯超限问题将具备很好的效果。 3. 近距离矿层开采中对于瓦斯立体抽采防突技术的应用 效益 在对瓦斯立体抽采防突技术应用的情况下，本次矿井 的开采工作能够有效降低工作面的瓦斯含量。经过实际探 测，发现1301工作面的瓦斯含量已经从原本的6. 13m3/t下降 到4. 83m3/t,而该工作面的瓦斯压力也有所转变，从原本的 0. 42MP a下降到了0. 23MP a „事实上，在利用抽采技术以后， 整个工作面的透气性更好，且保护层开采过程中，其膨胀值 也有明显增加。经过瓦斯立体抽采防突措施以后，对瓦斯情 况进行检验，此时瓦斯涌出量不存在超标情况，且回流瓦斯 的体积也明显下降。企业将抽取出的瓦斯集中起来并作为额 外的资源进行销售，使矿产企业的经济效益得以提升，而开 采作业的安全稳定也是适当的帮助企业降低开采成本，促使 企业再次获取更高的经济效益。 4. 结束语 综上所述，瓦斯立体抽取防突技术对于国内的很多矿井 都具备一定的安全预防作用，能够起到很好的预防瓦斯泄漏 事故的效果。利用该技术时，要先掌握好技术原理和技术流 程，然后再根据具体矿井的实际情况来设定该技术各个管道 铺设参数，以确保能够达到最好的瓦斯抽取效果，保障开采 作业面能够处于安全稳定的环境下，为开采人员的生命安全 提供保障。 【参考文献】 ［1］ 车路.近距离被保护层却压瓦斯综合抽采技术的应用［J］. 内蒙古煤炭经济,2018 6 143-146. ［2］ 赵灿，程志恒,孔德中，等.近距离煤层群下行开采底板应力 分布与瓦斯抽采技术研究［J］.煤炭工程,2019 7. ［3］ 杨宇骏.近距离煤层瓦斯抽采技术研究［J］,山西能源学院 学报,2018, 31 05 51-53. 【作者简介】 王瑞德 1986-,男，山西平定人，矿井通风工程师，山西 省阳泉市大阳泉煤炭有限责任公司；研究方向煤矿安全生产管 理.