煤礦工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究

1、<p>　　煤礦工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究</p><p>　　摘要：本文以貴州汪家寨煤礦平四采區(qū)北翼P41102工作面為例，首先分析了瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及特點(diǎn)，然后闡述了瓦斯綜合治理技術(shù)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：煤礦工作面；瓦斯；綜合治理 </p><p>　　中圖分類號(hào)：O741+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p

2、>　　一、瓦斯涌出量預(yù)測(cè)及特點(diǎn)分析 </p><p>　　礦井為抽出式通風(fēng)，總排風(fēng)量6326m3/min，工作面采用U型通風(fēng)，工作面最大配風(fēng)量1562m3/min，瓦斯抽放泵為2BEC52型，抽采管路為?300mm鋼管，抽采混合量為90～108m3/min，抽采純量20.89m3/min。 </p><p><b>　　1瓦斯涌出量預(yù)測(cè) </b></p&g

3、t;<p>　　如果煤層層間距小于10m時(shí)，瓦斯可以得到充分釋放，殘余瓦斯壓力0～0.2MPa，其值與層間距離、原始瓦斯壓力均無(wú)關(guān)，如果層間距離為10～50m，瓦斯可以通過(guò)層間裂縫從保護(hù)層采空區(qū)涌出。P41102綜放工作面瓦斯涌出來(lái)源于上鄰近層7號(hào)煤層(距11號(hào)煤層45m)、8號(hào)煤層(距11號(hào)煤層33m)、下鄰近煤層14號(hào)煤層(距11號(hào)煤層23m)以及本煤層，依據(jù)《采礦工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》預(yù)測(cè)回采時(shí)期的瓦斯涌出量為34.8m3/

4、min，。回采過(guò)程中實(shí)際瓦斯涌出量達(dá)到38.9m3/min。 </p><p>　　2瓦斯涌出特點(diǎn)及原因 </p><p>　　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)工作面生產(chǎn)時(shí)期的瓦斯涌出特點(diǎn)是工作面停產(chǎn)時(shí)、正常出煤時(shí)、移架時(shí)依次增大，瓦斯涌出量變化有如下規(guī)律。①工作面瓦斯涌出，在工作面下半部(115m往下)，移架時(shí)瓦斯涌出小于正常出煤時(shí)，工作面上半部(115m往上)則是移架時(shí)瓦斯涌出大于正常出煤時(shí)，每隔10m瓦斯涌

5、出增幅為1.02%～1.21%;正常出煤時(shí)每隔10m瓦斯涌出增幅為1.02%～1.14%;②上隅角瓦斯涌出量始終是移架時(shí)最大，正常出煤時(shí)次之，工作面停產(chǎn)時(shí)最小，涌出比為1.5∶1.2∶1.0。③回風(fēng)流瓦斯在工作面停產(chǎn)時(shí)、正常出煤時(shí)、移架時(shí)依次增大，濃度比為1.00∶1.14∶1.33?；仫L(fēng)流瓦斯超限原因:工作面瓦斯涌出特征為4.72m3/t，隨著生產(chǎn)能力的加大，瓦斯涌出量增加，產(chǎn)量變化時(shí)，對(duì)絕對(duì)瓦斯涌出量的影響較為顯著，說(shuō)明瓦斯主要來(lái)源

6、于采落的煤炭;二是下鄰近層瓦斯涌入采空區(qū)，如果未進(jìn)行預(yù)抽或抽采效果差，開(kāi)采層開(kāi)采后，底板膨脹產(chǎn)生裂隙，大量瓦斯就會(huì)通過(guò)這些裂隙涌入采空區(qū)，導(dǎo)致工作面瓦斯涌出量增加，甚至瓦斯超限。上隅角瓦斯超限原因:一進(jìn)一回的U型通風(fēng)方式，靠近回風(fēng)巷的采空區(qū)內(nèi)容易積聚高濃度瓦斯，這些瓦斯有一部分為遺留在采空區(qū)煤中</p><p>　　二、瓦斯綜合治理技術(shù) </p><p><b>　　1消突措施

7、</b></p><p>　　保護(hù)層開(kāi)采配合本煤層預(yù)抽，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》及汪家寨煤礦的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選定7號(hào)煤層C603為上保護(hù)層，與煤層C409法線距離33m。研究表明煤層C603開(kāi)采后煤層C409透氣性系數(shù)能急劇增加到26.23m2/(MPa2?d)，為原始透氣性系數(shù)的21倍;煤層瓦斯的解吸過(guò)程顯著加快，鉆孔瓦斯流量最大達(dá)到了0.95m3/min，是卸壓前鉆孔瓦斯流量的13.6倍;同時(shí)，煤

8、層瓦斯壓力急劇降至0。對(duì)局部沒(méi)有開(kāi)采保護(hù)層地段，分別在運(yùn)輸巷和回風(fēng)巷間隔30m布置1個(gè)扇形鉆場(chǎng)，鉆孔終孔在煤層垂直方向控制煤層全厚，鉆孔深度100m，鉆孔孔底間距小于5m，保證開(kāi)采煤層得以全部預(yù)抽，P41102工作面里段預(yù)抽瓦斯517.9萬(wàn)m3，預(yù)抽率為41%;瓦斯含量為4.72m3/t，瓦斯壓力為0.22MPa，瓦斯解吸指標(biāo)K1和鉆屑量S均在臨界值0.5mL/(g?min1/2)和6kg/m以下，說(shuō)明區(qū)域防突效果有效。 </p&

9、gt;<p><b>　　2瓦斯治理措施 </b></p><p>　　1)采空區(qū)埋管抽采瓦斯。沿回風(fēng)巷在巷道上幫預(yù)埋瓦斯管進(jìn)入采空區(qū)，螺旋鋼管管徑為300mm，間隔50m安裝1個(gè)帶蜂窩狀的三通并留設(shè)調(diào)節(jié)閘閥，實(shí)現(xiàn)交替邁步采空區(qū)連續(xù)抽采，保證采空區(qū)瓦斯進(jìn)入抽采系統(tǒng)，減少采空區(qū)瓦斯在上隅角涌入回風(fēng)流。采空區(qū)抽采的最佳有效距離是30～60m，P41102綜放工作面的采空區(qū)瓦斯抽采最

10、佳距離為30～40m，此區(qū)域頂板冒落的矸石已基本壓實(shí)，處于氧化帶范圍，所以漏風(fēng)較小、瓦斯?jié)舛容^高，抽采純量可達(dá)9.25～15.15m3/min。 </p><p>　　2)尾巷抽采瓦斯。當(dāng)采煤工作面推采到P41102回風(fēng)巷絞車硐室位置時(shí)，利用瓦斯抽放巷作為尾巷抽采，其目的是將工作面通風(fēng)方式由U型改變?yōu)閅型通風(fēng)，改變采空區(qū)的瓦斯流動(dòng)途徑，大量的瓦斯進(jìn)入尾巷，涌出進(jìn)入回風(fēng)流瓦斯相應(yīng)減少。具體做法是將瓦斯抽放巷封閉，從

11、密閉內(nèi)接出300mm螺旋鋼管(兩巷垂高40.5m)實(shí)行尾巷抽采，大量的高濃度瓦斯進(jìn)入尾巷通過(guò)抽采系統(tǒng)到達(dá)地面進(jìn)行瓦斯發(fā)電，抽采純量增加到20.89m3 /min，與采空區(qū)埋管抽采相比增加純量5.34m3/min，尤其是在工作面過(guò)絞車硐室期間因巷道壓力大、瓦斯抽采管路擠壓破損以及積水嚴(yán)重時(shí)，導(dǎo)致采空區(qū)瓦斯不能有效抽采，回風(fēng)流瓦斯超限，采取尾巷抽采后，回風(fēng)流瓦斯體積分?jǐn)?shù)從1.76%降到0.76%，有效解決了瓦斯超限。 </p>

12、<p>　　3)高位攔截鉆孔抽采。高位攔截鉆孔主要抽采裂隙帶、部分采空區(qū)以及受采動(dòng)影響的上覆鄰近層的瓦斯。裂隙帶是鄰近層瓦斯和冒落帶瓦斯的主要聚集區(qū)，有大量高濃度瓦斯，同時(shí)裂隙發(fā)育充分，是抽放瓦斯的最佳位置。間隔50m布置1個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)布置2排鉆孔，每排6個(gè)，上下排鉆孔方位一致，上排孔深65m，下排孔深45m，鉆孔終孔點(diǎn)位于煤層頂板15m以上(采高2.3m，冒落高度按采高的5倍考慮，為11.5m，所以設(shè)計(jì)取15.0m)，

13、鉆孔終孔間距4.5m，傾斜方向控制到回風(fēng)巷往下20m左右范圍，始終保證相鄰2個(gè)鉆場(chǎng)的鉆孔壓茬在20m以上。受采動(dòng)影響，工作面煤壁和上鄰近煤層受壓導(dǎo)致瓦斯解吸，解吸的瓦斯又通過(guò)煤壁裂隙和頂板裂隙流入抽采鉆孔，從而有效攔截了高濃度瓦斯向上隅角運(yùn)移。P41102工作面高位攔截鉆孔最大抽采量達(dá)到3.59m3/min，當(dāng)工作面距鉆孔孔底10～20m時(shí)，瓦斯抽采量逐步增加，從0.56m3/min增加到2.62m3/min，當(dāng)工作面距鉆孔孔底10m及

14、推過(guò)孔底20m范圍，瓦斯抽采量最大3.59m3/min，當(dāng)工作面距鉆孔孔口13.7m時(shí)瓦斯抽采量為0.2m3/min。 </p><p><b>　　三、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　通過(guò)采取綜合治理措施，瓦斯抽采量達(dá)27.05m3/min，抽采率達(dá)69.5%。其中本煤層瓦斯抽采量2.57m3/min，尾巷瓦斯抽采量達(dá)20.89m3/min，高位攔截鉆孔瓦斯抽

15、采量達(dá)到3.59m3/min，回風(fēng)流瓦斯體積分?jǐn)?shù)保持在0.8%以下，杜絕了瓦斯超限，減少瓦斯超限時(shí)間平均180min/d以上;工作面平均推采進(jìn)度提高30m/月以上，生產(chǎn)能力平均提高86851.6t/月，為以前的283%。借鑒P41102綜放工作面的瓦斯治理，進(jìn)一步加大本煤層和鄰近層瓦斯預(yù)抽，提高預(yù)抽率，降低煤層的殘存瓦斯含量，工作面生產(chǎn)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)涌出的瓦斯量和鄰近層涌入采空區(qū)的瓦斯都將減少，有利于工作面生產(chǎn)能力的發(fā)揮。 </p&