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彬县下沟煤矿瓦斯高位钻场与高位巷抽放方法效果对比及分析
信息来源:咸阳市煤炭局     作者:煤炭局管理员     发表时间:2019-01-03 09:16:36     阅读次数:
    

 

摘要:通过对高位钻孔抽采和高位巷抽采两种方式的对比分析,针对不同煤层赋存状况,选择合适的瓦斯抽采技术,使煤矿瓦斯向着综合治理,总体推进发展,有效防治瓦斯危害,确保煤矿安全生产。

煤矿瓦斯事故是煤矿重大自然灾害之一,控制瓦斯是防治瓦斯灾害的根本途径。抽采是治理瓦斯的主要手段,也是煤矿瓦斯防治的关键,煤层赋存的瓦斯,只有通过大力的抽采,做到煤层预抽和采空区内抽放,才能使工作面的瓦斯浓度得到降低、工作面空气质量得到提高、采空区煤炭自燃得到有效预防,煤矿安全生产得到保障。因此,研究采空区的瓦斯抽放在降低回采工作面的瓦斯浓度,提高工作面的空气质量,减少通风费用,防止煤炭自燃,提高瓦斯的利用率,对矿井的瓦斯综合治理有着至关重要的作用和意义。现在就彬县下沟煤矿瓦斯治理过程中高位钻孔抽采和高位巷抽采两种方式进行对比分析。

1、高位钻场抽放工艺

1、1高位钻场及钻孔布置

高位钻场是回采工作面所有巷道(进风巷、回风巷和切眼)掘进完成,回采系统形成后,在回风巷内待采煤体侧,向顶板岩层施工一系列󰀁T󰀁型钻场,在钻场内向采空区方向施工高位钻孔,由于瓦斯的上浮作用,运用机械方式使形成负压将采空区的瓦斯抽放的方法。

结合高位岩石钻孔抽采采空区瓦斯经验及现有钻机的能力,ZF302工作面两个高位岩石钻场的间距为100m,在ZF302工作面回风顺槽内起坡施工高位岩石钻场,第一个钻场距切眼100m。共布置岩石钻场28个,钻场高3m,宽5m,深6m。由于煤层顶板有一层厚度为0.4m铝质泥岩,而铝质泥岩遇水膨胀变形严重,为减少高位岩石钻场及高位岩石钻孔的变形,设计将高位岩石钻场布置在距工作面煤层顶板垂高2m以上。由于ZF302工作面倾斜长度186.5m,采高11.5 m左右,采空区形成的侧向支承压力影响范围较大,同时考虑岩石钻场与回风顺槽之间联络巷的施工工程量,初步设计高位岩石钻场内错回风顺槽31m(边对边)。这样以来,ZF302回风顺槽与高位岩石钻场之间联络巷的倾角在30°左右,利于施工。

钻场内钻孔每10个一组连接一个集气管,共五组,从集气管上接三条φ377mm抽放管钢管与放水箱(如采购自动放水器则不需加个水箱)相连,在每条φ377mm抽放管钢管上都需安设孔板流量计、观察孔与负压表一个,五条抽放支管通过加工的φ720变φ377六通与回风顺槽φ720mm管路连接,联络巷口采用密闭墙封堵。同时向密闭墙内布设一趟φ152mm抽放管铠装软管(加蝶阀控制流量)接设至钻场最内部顶板处,用于日常防止瓦斯集聚和启封时排瓦斯,此外,在密闭钻场前留设2趟监测束管用于观察联络巷内气体情况。

1、2高位钻场的优缺点

优点:钻孔终孔位于工作面顶板裂隙带内,抽出的瓦斯比较多;可减少工作面上隅角的瓦斯积聚;打钻与管路铺设不影响进风;由于钻场处于工作面的下风侧,抽放系统发生故障时,对回采影响较小;缺点:高位钻孔抽放瓦斯,采空区漏风增大,漏风路线较长;当回采工作面遇断层等地质构造带时,钻进速度势必减慢,同时煤层松软,瓦斯涌出量较大等因素,也影响回采工作面推进速度;如高位钻孔穿过泥岩层,钻孔易被压实,达不到抽放效果;矿压较大,煤体易破碎;钻孔施工人员处于工作面的下风侧,工作环境较差;过钻场时,抽放力度大大降低,。

2、高抽巷瓦斯抽放

高抽巷是顶板瓦斯抽排巷道的简称,是在待采工作面煤层上赋顶板岩层中,位于煤层回采后的裂隙带下部布置一条顶板岩(煤)巷,在煤层回采后冒落带全部冒落,裂隙带形成后,该顶板巷道与采空区连通,由于瓦斯的上浮作用,该顶板巷道充满高浓度瓦斯气体,通过预先安设的管道,运用机械方式使形成负压将采空区瓦斯抽出方法。

2、1高抽巷布置

专用瓦斯抽放巷沿4#煤层顶板布置,专用瓦斯抽放巷位于ZF301工作面2#联络巷以西,自回风顺槽1521m处以北15m(中对中)处以西开口,巷道全长1280m(中对中)。巷道标高在+705~-+779m之间,地面标高在+1030~+1050m之间,埋深约269 m。专用瓦斯抽放巷断面为矩形:宽3.8m,高3.1m,支护形式为锚网支护。

2、2高抽巷的优缺点

优点:抽放效果好,抽放量大,随着回采强度的加大,裂隙形成越好,抽放效果越明显;正常回采过程中抽出的瓦斯浓度稳定;在回采结束后的一定时间内有稳定的抽出瓦斯浓度,可以降低下一煤层或同煤层工作面回采期间瓦斯管理的压力;便于日常管理、观测,易于控制瓦斯抽出量;缺点:巷道施工工程量大,岩巷掘进速度慢,工期较长,费用较高,有时不能按期掘进到位而影响回采;在回采初期,由于顶板裂隙形成不充分,初期抽放效果不好,需要有其他方法辅助;回采期间如果抽放量过大,可能造成采空区漏风,引起煤炭自燃;如果高抽巷中部出现低洼地段造成积水,会降低抽放效果。

3、高位钻场与高抽巷数据对比

ZF301工作面专用瓦斯抽放巷沿煤层顶板布置,随着顶煤的放落,专用瓦斯抽放巷随采随落,此种情况下专用瓦斯抽放巷进入采空区的深度较小,平均抽放浓度在9%左右。而302高位岩石钻孔终孔位置布置在距煤层顶板3m~60m之间的范围。位于冒落带及以上,进入采空区的位置相对较深,故抽采瓦斯浓度较高。抽采浓度可达到15%左右。

ZF301工作面预测的最大瓦斯涌出量为44.49m3/min。采空区瓦斯抽采量约24.5 m3/min,工作面瓦斯抽采量为40.5m3/min,风排瓦斯量为3.99m3/min,回采工作面瓦斯抽采率约为91%;ZF302工作面经预抽后预测的最大瓦斯涌出量为43.72m3/min,工作面回采时卸压抽采及预抽瓦斯量约为12m3/min,采空区瓦斯抽采量最大约28m3/min,工作面瓦斯抽采量为40m3/min,风排瓦斯量为3.72 m3/min,回采工作面瓦斯抽采率约为93%。

小结:瓦斯抽放是目前解决煤矿瓦斯灾害的最有效方法,作为瓦斯灾害重大的彬长矿区,近几年来,均采取瓦斯抽放的方法治理矿井瓦斯灾害,取得了良好的效果。通过煤矿瓦斯抽放两种方法在彬县下沟煤矿对比分析,选择何种瓦斯抽放方式,应根据煤矿瓦斯赋存状态、煤层顶板属性、煤层裂隙和节理发育、采空区防灭火等诸多因素综合分析研究。对于煤层裂隙节理发育、煤体渗漏性强、煤层硬度较大的煤层应采用钻孔抽放;对于煤层硬度小、瓦斯游离性能差、赋存瓦斯相对较高的煤层适合采取高位巷抽放。

瓦斯治理是一项高投入、高素质、严管理、强技术的复杂系统工程,对矿井通风系统、瓦斯抽放系统、防灭火系统、综合防尘系统、监测监控系统等要求加大资金投入,建立一支机构健全、技术过硬的瓦斯抽放队伍,拥有一套完整的管理制度,不断地总结完善瓦斯抽放技术。也是同自然灾害做斗争科学实践,需要标本兼治,综合治理,重点推进,煤矿企业必须建立一套有效的安全生产长效机制,提高认识、强化管理、搞好各项措施的贯彻落实。(W)

 

 

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