平煤一礦論文瓦斯抽放是治理瓦斯的有效方法

1、瓦斯抽放是治理瓦斯的有效方法徐守仁涂興子呂慶剛摘要本文介紹了礦井高位水平鉆孔抽放，高位穿層鉆孔抽放、鄰近層抽放、本煤層抽放、上隅角抽放、老空區(qū)抽放、密閉抽放等，瓦斯抽放方法的工藝流程、技術(shù)關(guān)鍵和效果分析。關(guān)鍵詞瓦斯抽放方法效果安全是煤礦企業(yè)生存、穩(wěn)定和發(fā)展的基礎(chǔ)。安全好不好，關(guān)鍵在瓦斯，遏制住了瓦斯事故，就控制和穩(wěn)定了安全生產(chǎn)的全局。隨著礦井的延伸，瓦斯涌出量日益增大，僅用通風(fēng)方法稀釋瓦斯，有時(shí)不但經(jīng)濟(jì)上不合理，而且技術(shù)上也是不合理的。所以必須落實(shí)“先抽后采，監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以風(fēng)定產(chǎn)”的十二字方針，首先在“先抽后采”上下功夫，它是積極主動(dòng)的，是從源頭上治理瓦斯的辦法。抽放瓦斯可以降低井下采區(qū)及工作面

2、的瓦斯涌出量，能的效地解決瓦斯?jié)舛瘸?，提高礦井安全性，降低通風(fēng)費(fèi)用。因此，礦井瓦斯抽放是治理瓦斯超限的治本措施和有效手段。1、概況平煤一礦是一座年產(chǎn)400 萬噸礦井，實(shí)行一礦一井生產(chǎn)模式，采煤工藝為綜采，采掘機(jī)械化程度100% ，原煤生產(chǎn)人員效率 8.03 噸 /工。被評(píng)為 2001 年度行業(yè)級(jí)高產(chǎn)高效礦井，隨著礦井采深度的增加和開采強(qiáng)度的加大，一水平和二水平上部已采完，主戰(zhàn)場(chǎng)全部進(jìn)入二水平下部和三水平，瓦斯涌出量明顯變大，礦井由低瓦斯變?yōu)楦咄咚?，局部地區(qū)出現(xiàn)瓦斯涌出異常，并有瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生，-360 水平以下丁組煤層全部按防突管理。使礦井瓦斯管理的難度越來越大，已經(jīng)成為制約我礦“高產(chǎn)高效

3、”礦井建設(shè)的主要因素。一礦井田煤系地層總厚779.41m ，含煤 43 層，主要可采煤層四組六層即丁6 、戊 8、戊 10 、已 15、已 17 、庚 20，現(xiàn)開采丁6 、戊 8、戊 10、已 15 煤層，各開采煤層以1/3 焦煤為主。煤層自燃發(fā)火期3-6 個(gè)月，屬有煤塵，瓦斯爆炸危險(xiǎn)性礦井。礦井絕對(duì)瓦斯涌出量40m/min ，相對(duì)瓦斯涌出量6.3m/t ，煤層瓦斯含量3.0-17.0m/t ，煤層瓦斯壓力0.5-1.45Mpa 。2 瓦斯抽放方法2、1 高位鉆孔抽放高位鉆孔抽放有高位水平鉆孔和穿層鉆孔抽放兩種方法。水平鉆孔鉆場(chǎng)布置在煤層頂板巖層中，穿層鉆孔鉆場(chǎng)布置在煤層中。論方法是在回風(fēng)巷每

4、隔110 米施工一個(gè)高位鉆場(chǎng)（見圖書館1、 2），鉆場(chǎng)由風(fēng)巷下幫開口爬坡45°掘至煤層頂板巖層，鉆場(chǎng)距煤層頂板高度9 米，每個(gè)鉆場(chǎng)施工鉆孔3 5 個(gè)，孔深120 米，孔徑94mm ，終孔垂距方向位于覆巖層裂隙帶內(nèi)，距煤層9 15m ，水平方向距風(fēng)巷平距5 30m ，鉆孔角度1 3 度（鉆孔參數(shù)見表1）。表 1高位水平鉆孔參數(shù)表孔號(hào)孔深角度方位角終孔距風(fēng)巷平距終孔跳戊8 煤頂高度1120m3°278°17.1m15.8m2120m2.5 °277°14.5m14.3m3120m2°276°11.9m12.9m4120m1.5

5、°276°11.4m11.7m5120m1.0 °276°10.9m10.6m2· 2· 1高位穿層鉆孔抽放該方法是在回風(fēng)巷下幫每隔80m 沿煤層施工一個(gè)平鉆場(chǎng)（見圖3、 4 ），鉆場(chǎng)規(guī)格（寬×深×高）4.0 ×5.0 ×2.0m，鉆孔布置上下兩排，排距0.4m，下排孔1 4 號(hào) 4 個(gè)孔，孔深120m，下排也5 7 號(hào) 3 個(gè)孔，孔深 60m（鉆孔參數(shù)見表2），由煤層開孔進(jìn)入頂板巖層中。表 2穿層鉆孔參數(shù)表孔號(hào)孔深角度方位角終孔距風(fēng)巷平距終孔距煤層頂板高度1120m8°276

6、76;9.4m16.0m2120m8°277 °14.5m16.3m3120m8°278 °19.7m16.6m4120m8°279 °21.4m16.7m560m20°280 °6.7m19.9m660m20°281 °9.8m20.1m760m20°281 °12.9m20.3m戊 31040 工作面施工鉆場(chǎng)8 個(gè)，鉆孔 41 個(gè)，其中高位巖石鉆場(chǎng)5 個(gè)，高位水平鉆孔21 個(gè)，沿煤層平鉆場(chǎng) 3 個(gè)，高位層鉆孔20 個(gè)。鉆孔內(nèi)均下套管，套管用絲扣連接，表面鉆有若干小孔，以防

7、軟巖層出現(xiàn)塌孔、堵孔現(xiàn)象。八個(gè)鉆場(chǎng)共抽出瓦斯51 萬元 m3，平均抽放流量 2.6m3 /min ，占采面瓦斯涌出量的20.9%（見表 3）。回風(fēng)流瓦斯降至0.35 0.6%，沒有發(fā)生過瓦斯超限，上隅角瓦斯?jié)舛冉抵?% 以下，取得了明顯的瓦斯治理效果。表面 3高位鉆場(chǎng)抽放情況表時(shí) 間抽放量風(fēng)排量瓦斯總量抽放率日產(chǎn)量333(%)(萬 t)(m /min)(m /min)(m /min)2002-032.39.311.619.86.662002-042.910.012.922.47.822002-052.810.513.321.16.182002-06采面跳眼搬家停產(chǎn)2002-072002-082

8、.49.411.820.35.22002-092.69.712.321.18.982· 2 鄰近層抽放丁 6 22140 工作面回采丁6 煤層，煤厚 2.4m ，丁 6 煤層之上 4.8m 處有丁 5 煤， 9米處有丁 4 煤，丁 5 煤厚 1.0m ，丁 4 煤厚 0.8m，丁 4、丁 5 煤賦存的瓦斯在工作面回采期間隨著丁6 煤頂板的跨度而涌入采空區(qū)和工作面，造成上隅角和回風(fēng)流瓦斯增大，影響安全生產(chǎn)。因此，我們考慮抽放上鄰近層丁4、 、丁 5 煤層瓦斯來降低上隅角和回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?。鉆孔施工的基本要求是：（ 1）在回風(fēng)巷下幫打仰斜向頂板鉆孔，鉆孔與工作面斜交；（ 2）鉆孔穿過丁 4

9、、 、丁 5 煤；（ 3）鉆孔深入到冒落拱上方的裂隙發(fā)育帶中；（4）鉆孔有效抽放段不受頂板冒落影響而中斷。采面風(fēng)巷每隔30 米布置一個(gè)鉆場(chǎng)，每個(gè)鉆場(chǎng)3 個(gè)孔，孔深60 70m ，鉆孔角度仰角 18 度，鉆孔方位與風(fēng)巷夾角25 30 度 (見圖 5)。該面共布置鉆場(chǎng)15 個(gè)，施工鉆孔43 個(gè)，每個(gè)鉆場(chǎng)抽放時(shí)間 7 10 天，抽放流量 1.2m3 /min ，共抽出瓦斯32.4m3 ，比較有效地降低了回風(fēng)流和上隅角瓦斯?jié)舛?，基本上解決了瓦斯超限的問題。2· 3本煤層抽放提高本煤層瓦斯抽放效果，多年來一直是瓦斯抽放工作者的一個(gè)難題。我礦煤層透氣性差，煤層透氣性系數(shù)1.1 2.4m 2 /M

10、p 2a·nd，屬難以抽放煤層。我們主要是在戊8-21191 、戊8-21180 、戊8 -22140 等工作面進(jìn)行了交叉鉆孔抽放，卸壓帶抽放和深孔預(yù)裂爆破等方法，來提高本煤層的抽放效果。交叉鉆孔抽放是利用鉆孔立體交叉時(shí)產(chǎn)生的相互影響來提高本煤層瓦斯抽放效果。每一鉆孔的相互交叉點(diǎn)越多越好。依據(jù)我礦煤層厚度、硬度、煤質(zhì)等條件，受鉆機(jī)、孔徑、孔間距、孔深、排粉等因素影響，在工作面機(jī)巷施工交叉孔(見圖 6),鉆孔直徑75mm, 孔長(zhǎng) 50-60m,交叉孔按上、下兩排布置，上排平行孔，下排斜向孔，斜向孔迎向工作面，平行孔與斜向孔間隔布置，上下排孔高度差0.4 0.5m，平行孔與煤層傾角基本一

11、致，斜向孔傾角小于平行孔12 度，斜向孔與平行孔呈15 20 度夾角，每個(gè)鉆孔有三個(gè)交叉點(diǎn)影響區(qū)。交叉鉆孔與順層平行鉆孔相比，預(yù)抽本煤層瓦斯量提高0.2 0.4 倍，鉆孔百米抽放流量由原來的0.006 0.01 m3/min ，提高到 0.008 0.014 m 3/min 。卸壓帶抽放是根據(jù)礦山壓力規(guī)律隨著采面推進(jìn)，在工作面前方10 米左右范圍內(nèi)形成應(yīng)力釋放區(qū)，產(chǎn)生煤體卸壓帶，煤層瓦斯由于卸壓而易于釋放，從而更加有利于瓦斯抽放。這種方法能夠抽放出較多的瓦斯，比正常本煤層預(yù)抽可提高抽放量二倍。但由于抽放鉆孔和管路距采面太近，抽放單孔和管路的管理都很困難，容易容易造成單孔和管路連接處漏氣，頻繁甩

12、孔和掐接管路，往往難以達(dá)到很好的效果。為了增加煤層的透氣性，提高低透氣性煤層的抽放效果，我們?cè)谖?21190 工作面尾巷進(jìn)行了深孔預(yù)裂爆破，深孔預(yù)裂爆破的直接作用是使煤體產(chǎn)生大量裂隙，并使原有裂隙擴(kuò)展，從而增加煤體的裂隙長(zhǎng)度和范圍，為瓦斯流動(dòng)創(chuàng)造良好條件，提高煤層透氣性，減少抽放阻力，提高瓦斯抽放率。鉆孔分為爆破孔、抽放孔，間隔布置，孔深50 60m，爆破孔徑 65mm ，抽放孔直徑90mm ，孔間距5 10m ，深孔預(yù)裂爆破后初期瓦斯抽放流量比較大，是普通鉆孔的4 倍以上，十天以后抽放流量是普通鉆孔的2 倍以上，百米鉆孔平均瓦斯抽放流量是普通鉆孔的2 3倍。2·4 上隅角抽放戊 8

13、-21180 綜采工作面回采初期經(jīng)常出現(xiàn)上隅角瓦斯超限，上隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)2 3%，而回風(fēng)流瓦斯?jié)舛确弦?guī)程規(guī)定，針對(duì)這種只是上隅角局部出現(xiàn)瓦斯超限，我們采取了上隅角抽放。從采面上隅角向外 25 米敷設(shè)兩趟直徑50mm 塑料軟管，再向外為直徑100mm 鋼管，與抽放系統(tǒng)連接起來。塑料管前端用沙網(wǎng)包扎，前部 0.5m長(zhǎng)鉆有直徑15mm 小孔 20 個(gè)。上隅角附近支架與風(fēng)巷上幫之間空間，用裝煤碴的編織袋堵填嚴(yán)實(shí)，不留空間，并隨移架使編織袋外移。塑料軟管插入編織袋以里1 米，并將塑料管固定在支架上，隨著移架帶動(dòng)其外移，當(dāng)塑料管外移后余下部分夠6米時(shí)，掐掉一根100mm 的鋼管，并重新連好，這樣可保證上

14、隅角一直能夠具有較好的瓦斯抽放效果。采用該方法抽放后，上隅角瓦斯降至1%以下，抽放量達(dá) 0.5m3 /min ，很好地解決了上隅角瓦斯超限。2·5 老空區(qū)抽放戊組煤下分層戊-21132 風(fēng)巷掘進(jìn)過程中，由于假頂銹結(jié)不好，上分層戊-21131采空區(qū)破碎巖塊之間存在空間，沒有完全壓實(shí)，采空區(qū)遺存大量游離瓦斯不斷向21132 掘進(jìn)工作面涌出，造成掘進(jìn)頭出現(xiàn)高濃度瓦斯超限，超限值最高達(dá)4% 。雖然采用2× 30kw 日本產(chǎn)對(duì)旋式風(fēng)機(jī)向掘進(jìn)頭供風(fēng)（供風(fēng)量350m3 /min ）， 仍然無法正常掘進(jìn)進(jìn)尺。巷道斷面瓦斯分布存在層流，上部高下部低，靠近巷道頂部瓦斯?jié)舛冗_(dá)到10% 。因此，我

15、們采取隨著巷道掘進(jìn)向前方上分層采空區(qū)內(nèi)打仰斜短鉆孔抽放瓦斯，通過管道將其排出，避免向掘進(jìn)工作面涌出，從而根治瓦斯超限。隨著掘進(jìn)進(jìn)尺每10m 布置一組鉆孔兩個(gè)，上、下幫各一個(gè)，孔深58 m ，孔徑 75mm ，鉆孔開孔位置距頂板0.4m，從煤層開孔打入老空區(qū)（見圖7），鉆孔參數(shù)見表 4。表 4仰斜短鉆孔參數(shù)表孔號(hào)方位（°） 角度（°）終孔距巷幫平距終孔距迎頭平距終孔距頂板高度孔深（ m）（ m）（ m）（ m）1253051.84.02.12253051.84.02.1通過抽放系統(tǒng)濃度達(dá)1830% ，抽放流量達(dá)3.0m3 /min ，累計(jì)抽出瓦斯 60 萬 m3 。掘進(jìn)工作面

16、瓦斯?jié)舛冉抵?.3%以下，不再發(fā)生瓦斯超限，最高日進(jìn)尺達(dá)15.6m ，實(shí)現(xiàn)了下分層掘進(jìn)工作面的快速安全掘進(jìn)。2·6 密閉抽放丁 6-21080 機(jī)巷掘進(jìn) 40m過停采線后，風(fēng)流瓦斯突出增大，頻繁超限，超限最大值達(dá)3.11% ，由于沿空送巷，丁6 -21080 機(jī)巷與丁6 -21100風(fēng)巷留有煤柱僅3.5m ，采用錨桿支護(hù)，巷幫打管縫式金屬錨桿與丁6 -21100 采空區(qū)相透，再者巷道頂板裂隙與采空區(qū)相透，采空區(qū)內(nèi)大量的瓦斯通過較小的煤柱、錨桿、裂隙滲入掘進(jìn)巷道。所以必須將已采采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯通過抽放管道排出，才能消除隱患，實(shí)現(xiàn)安全掘進(jìn)。我們敷設(shè)防 600， 100mm 抽放管路與丁6 -21100 機(jī)、風(fēng)巷密閉相連，安設(shè)YQ- 型移動(dòng)式瓦斯抽放泵，對(duì)丁6 -21100 已采采空區(qū)進(jìn)行抽放，抽放濃度達(dá)4065%，抽出瓦斯 70 萬 m3 ，抽放后丁 6 -21080 機(jī)巷實(shí)現(xiàn)安全掘進(jìn)1300m ，沒有出現(xiàn)瓦斯超限事故。3、結(jié)論平煤集團(tuán)一礦結(jié)合自身井下采掘工作面不同瓦斯情況，采用以上六種瓦斯抽放方法在治理瓦斯方面取得