工作面順槽打瓦斯釋放孔與煤層注水相結(jié)合的防治瓦斯技術(shù)

1、工作面順槽打瓦斯釋放孔與煤層注水相結(jié)合的防治瓦斯技術(shù) 永煤集團(tuán)洛陽龍門煤業(yè)有限公司常村煤礦于2009年9月2010年3月所回采的1121工作面的二1煤層為糜棱構(gòu)造煤，煤質(zhì)較軟，頂?shù)装寰鶠槟鄮r和砂質(zhì)泥巖，屬典型的三軟煤層?；夭善陂g特別是回采至向斜軸部時，1121工作面出現(xiàn)瓦斯涌出偏高現(xiàn)象。在1121采面瓦斯治理過程中，結(jié)合常村煤礦煤層賦存情況，摸索出一套適合三軟煤層瓦斯異常區(qū)域的瓦斯治理方法，即“上順槽打孔釋放瓦斯后注水與采面煤壁注水相結(jié)合防治瓦斯”法。該法簡單有效，投資較少。1、礦井概況洛陽龍門煤業(yè)有限公司常村煤礦設(shè)計為高瓦斯礦井（首采區(qū)經(jīng)河南理工大學(xué)鑒定為低瓦斯），礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為45萬噸

2、/年，可采儲量2452萬噸，礦井服務(wù)年限為38.9年，立井單水平上下山開拓方式。主采煤層為二1煤，平均厚度為3.17m，煤塵無爆炸危險性，屬不易自燃煤層。常村煤礦采用中央分列抽出式通風(fēng)系統(tǒng)。礦井目前進(jìn)風(fēng)量為3640m3/min，負(fù)壓1380Pa。通風(fēng)設(shè)備選用FBCDZ25型礦用防爆軸流式通風(fēng)機(jī)及配套的YBF型、8極、10kV、2×250kW電動機(jī)。礦井等積孔為2.34 m2，采用主要通風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)實現(xiàn)全礦井反風(fēng)，區(qū)域及局部反風(fēng)通過巷道布置和井下通風(fēng)設(shè)施實現(xiàn)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡單，管理方便，安全可靠。2、礦井瓦斯地質(zhì)2.1礦井瓦斯情況根據(jù)鑒定報告，本井田首采區(qū)二1煤瓦斯含量在0.045.32m

3、3/t之間，最大值為5.32m3/t，為低瓦斯礦井。根據(jù)對區(qū)內(nèi)瓦斯鉆孔資料分析，可初步認(rèn)為，本區(qū)由西向東、由淺向深甲烷含量具有逐漸增大的規(guī)律。已有瓦斯資料顯示，油趙斷層(F11)以西區(qū)段煤層底板標(biāo)高-300m水平以淺為瓦斯風(fēng)化帶，而F11以東地段瓦斯風(fēng)化帶深度大致位于-200m水平以淺，以深地段為瓦斯帶。從而也說明了本區(qū)瓦斯賦存的不均衡性，具有分區(qū)分帶規(guī)律。目前所測瓦斯點基本都在-200m水平以淺，根據(jù)瓦斯含量隨深度增加而增大的一般賦存規(guī)律，推測本核查區(qū)深部可能有高瓦斯區(qū)存在，故礦井按高瓦斯礦井設(shè)計。2.2煤與瓦斯突出危險性河南理工大學(xué)對常村煤礦首采區(qū)進(jìn)行了煤與瓦斯突出危險性鑒定，鑒定報告作出

4、的結(jié)論是：常村煤礦首采區(qū)二1煤層無煤與瓦斯突出危險性。3、綜合治理瓦斯技術(shù)常村煤礦1121采面回采時，工作面瓦斯?jié)舛绕?，工作面瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.74%，常常達(dá)到預(yù)警數(shù)值，但由于該工作面儲量較小，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，上抽放系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)，另外該工作面煤層瓦斯含量3.71m3/t，瓦斯較難抽放。為此，采用了采面煤壁煤層注水與上順槽打深孔超前釋放瓦斯后進(jìn)行注水技術(shù)，有效控制了瓦斯?jié)舛龋苊饬嘶夭蓵r的瓦斯超限情況。3.1 工作面位置及地質(zhì)構(gòu)造1121工作面位于11采區(qū)，該工作面南部、北部均未開采，1121工作面西以11采區(qū)皮帶上山為界，上部以-310東翼運輸大巷為界，下部以-320底板等高線為界。對應(yīng)地面標(biāo)高

5、為+186m+201m，井下標(biāo)高為-300m-312m，埋深-486m-512m。1121工作面大體為向斜構(gòu)造，煤層傾角1530°，平均18°，煤層較穩(wěn)定，從工作面實際揭露情況看，在1121工作面區(qū)域內(nèi)有斷層DF21，下順槽實際施工中揭露為向斜。工作面煤層賦存條件較好，煤層厚度在3.510m，平均厚度7m。工作面巷道布置平面圖見附圖1。附圖1： 1121工作面巷道布置平面圖3.2工作面注水孔、上順槽瓦斯釋放孔、注水孔布置及實施情況3.2.1工作面煤壁注水參數(shù)1） 鉆孔布置：鉆孔成單排眼布置，間距為1m，距離頂板為1000mm，注水孔角度為0+5º。2） 鉆孔：采用

6、風(fēng)煤鉆進(jìn)行鉆孔，鉆頭直徑為Ø75mm，備有不少于3米的麻花鉆桿，鉆孔深度為3米。3） 封孔：采用FKSY20/75×1000高壓橡膠封孔器封孔或聚氨酯水泥砂漿聯(lián)合封孔。注水孔封孔示意圖見附圖2，注水孔具體布置見附圖3。注水管1m0.5m12m)（附圖2 注水孔封孔示意圖注水孔封孔器2.0m1.0m4m 32#1#4m1m3m注水孔附圖3 1121采面注水孔布置示意圖下順槽上順槽注水孔1121采面1m1m3.2.2上順槽瓦斯釋放孔參數(shù)1） 打瓦斯釋放孔范圍：在1121工作面上安全口自煤壁向外30m的巷道內(nèi)使用風(fēng)煤鉆施工瓦斯釋放孔。采用ZQS-50X型風(fēng)煤鉆，配套42×

7、;1000mm麻花鉆桿，89mm鉆頭。2） 瓦斯釋放孔參數(shù)：巷道采面?zhèn)让颗锸┕ね咚贯尫趴讛?shù)量為3個，分別在底眼、起拱線和肩窩各打1個眼，底眼距底板500mm，底眼位置垂直于巷幫，俯角5°，中間起拱線眼距底板1500mm，仰角15°，肩窩眼仰角20°，每孔深度不得低于12m，釋放孔間距為500mm。具體布置見附圖43.3 上順槽深孔注水（在瓦斯釋放區(qū)進(jìn)行煤層注水）1）注水孔布置：在上順槽煤壁側(cè)進(jìn)行注水，注水孔成三花眼布置，頂孔距底板1500mm，底孔距底板500mm，頂?shù)卓着c底板平行，頂?shù)涂卓v間距1000mm，橫間距2000mm（可趁瓦斯釋放孔進(jìn)行注水，塌孔的重新進(jìn)

8、行打孔），孔深1225m。具體布置見附圖5。25m上順槽25m2m1m注水孔1121采面2m下順槽 附圖5 1121上順槽注水示意圖2）鉆機(jī)：采用ZQS-50X型風(fēng)煤鉆，配套42×1000mm麻花鉆桿，89mm鉆頭。3） 封孔：采用聚氨酯水泥砂漿聯(lián)合封孔，采用1´鋼管作為封孔管，封孔管長度1.56m，聚氨酯段長度500mm800mm，或采用FKSY20/89×1000封孔器封孔。4） 注水：采用乳化泵系統(tǒng)，封孔器與液壓管路采用直通連接進(jìn)行注水，乳化泵采用RBP80/20型，封孔器前裝壓力表，壓力316MPa。在注水過程中，壓力由小變大逐漸增壓，要采取措施防止因壓力

9、過大造成噴孔、逆流現(xiàn)象。5） 注水時間：瓦斯釋放23天后開始進(jìn)行煤層注水，采用間隔注水方式（每隔兩個孔注一個孔），每孔注水時間不小于40分鐘，發(fā)現(xiàn)上順槽煤壁滲水發(fā)潮可停止注水。3.4 效果檢驗注水小組人員每天對工作面注水情況進(jìn)行檢驗，重點檢查回采過程中頂板、煤塵、瓦斯等參數(shù)的變化，根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整注水參數(shù)，保證注水質(zhì)量，檢驗人員必須做好現(xiàn)場檢查記錄。4、瓦斯治理效果通過超前打瓦斯釋放孔與煤層注水，形成一個瓦斯防治網(wǎng)絡(luò)，提前釋放瓦斯達(dá)到降低回采時的瓦斯?jié)舛鹊哪康?。其程序是：先在上順槽?225m深的瓦斯釋放孔，待瓦斯釋放到一定程度后再進(jìn)行間隔注水，高壓水可把瓦斯擠出，使臨孔的瓦斯釋放速度加快，釋放在上順槽里隨回風(fēng)流散去，這樣可先把工作面煤壁向外30m煤體的瓦斯提前釋放一部分；回采時，在工作面煤壁注水，高壓水又可擠出煤壁附近的部分瓦斯，在工作面風(fēng)量足夠的情況下，可把擠出的瓦斯吹散，又釋放一部分瓦斯，使瓦斯不集中釋放，從而達(dá)到回采時瓦斯不超限的目的。此法的主要手段就是通過提前分步有效釋放工作面煤體賦存的瓦斯，減少工作面回采時瓦斯涌出量，降低工作面瓦斯?jié)舛龋_(dá)到正?；夭蓵r瓦斯不超限的目的。通過該方法的實施，1121采煤工作面瓦斯?jié)舛扔晌床扇≡摷夹g(shù)前的0.74%降至0.36%，效果顯著。5、結(jié)語通過常村煤礦1121采面“上順槽打孔釋放瓦斯后注水與采面煤壁注水相結(jié)合防治瓦斯