走向長短鉆孔在采煤工作面上隅角瓦斯治理中的應(yīng)用

楊利平,王小朋,周厚權(quán),李新建

(煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院,重慶 400037)

走向長短鉆孔在采煤工作面上隅角瓦斯治理中的應(yīng)用

楊利平,王小朋,周厚權(quán),李新建

(煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院,重慶 400037)

某礦 3207工作面進(jìn)入高瓦斯開采區(qū),上隅角和瓦斯尾巷瓦斯超限嚴(yán)重,平均每天超限 3次,以采空區(qū)瓦斯涌出為主,約占涌出總量的 65.1% (回采初期)和 78% (正?；夭善陂g)。因此,該工作面的瓦斯治理應(yīng)以采空區(qū)瓦斯為主要對象。

采空區(qū)瓦斯抽采的常見方法主要有高位巷 (瓦斯尾巷)、采空區(qū)埋管、采空區(qū)插管、頂板高位鉆孔 (走向和傾向)等,通過對比分析,并結(jié)合工作面實際情況確定采用走向長短鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯,取得明顯效果,上隅角瓦斯?jié)舛冉档?7.5%,上隅角、回風(fēng)巷、瓦斯尾巷的瓦斯超限次數(shù)分別降低 65.3%,49.3%和 18.2%。

走向長短鉆孔;上隅角;瓦斯治理

Application of Strike Long and ShortDrills in Controlling M ethane at Upper Corner ofM in ing Face

1 試驗工作面概況

某礦 3207工作面走向 1560m,傾向長 180m;主采煤層埋深在 570～690m,瓦斯含量為 14～18m3/t,煤層地質(zhì)條件屬簡單類構(gòu)造。工作面采用“U+I”型一進(jìn)兩回的通風(fēng)方式,運輸巷為進(jìn)風(fēng)巷,回風(fēng)巷和瓦斯尾巷回風(fēng),風(fēng)量分別為 1430m3/min,1380m3/min,3條巷道均布置在煤層中,煤層屬不易自燃松軟煤層。工作面布置如圖 1所示。

圖1 3207工作面布置

2 工作面瓦斯問題與分析

工作面 2007年 10月底開始生產(chǎn),工作面進(jìn)入高瓦斯區(qū) (瓦斯含量由 14 m3/t上升到 16m3/t),瓦斯涌出量大幅上升,平均為 36.16m3/min左右,最高達(dá)到 45m3/min,工作面瓦斯超限嚴(yán)重,主要表現(xiàn)在工作面上隅角和瓦斯尾巷。2008年 3～4月份工作面超限次數(shù) 172次,平均每天超限 3次,如圖 2所示。

圖2 2008年度 3～4月 3207工作面瓦斯超限情況統(tǒng)計

工作面回采初期瓦斯涌出量 29.37m3/min,其中本層瓦斯涌出 10.26m3/min左右,約占 34.9%;采空區(qū)及圍巖瓦斯涌出 19.11m3/min左右,約占65.1%,因此,工作面以采空區(qū)瓦斯涌出為主。

正?；夭善陂g,工作面平均日產(chǎn)量為 9091t時,瓦斯涌出總量為 28.19m3/min,本煤層平均瓦斯涌出量為 6.45m3/min,占總量的 22%;采空區(qū)平均瓦斯涌出量約為 21.74m3/min,占總量的78%,如圖 3所示。

圖3 正?；夭善陂g瓦斯涌出構(gòu)成

從回采初期和正?；夭善陂g的工作面瓦斯涌出構(gòu)成來看,采空區(qū)瓦斯涌出為工作面瓦斯涌出的主要來源,因此,該工作面的瓦斯治理應(yīng)以采空區(qū)瓦斯為主要對象。

3 工作面采空區(qū)瓦斯治理方法與鉆孔參數(shù)確定

目前,井下采空區(qū)瓦斯抽采的常見方法主要有高位巷 (瓦斯尾巷)、采空區(qū)埋管、采空區(qū)插管、頂板高位鉆孔 (走向和傾向)等幾種。高位巷、采空區(qū)埋管、插管,3種抽采方式的優(yōu)點是抽采量大,效果明顯,但投入成本也大。頂板高位鉆孔工程量相對于前 3種較小,施工方便。通過對以上方法的對比分析,并結(jié)合工作面實際情況確定采用走向長鉆孔作為采空區(qū)瓦斯治理方法。如圖 4所示。

圖4 走向長短鉆孔布置與主要參數(shù)

該方法采用在回風(fēng)巷中靠近工作面一側(cè)的煤體中布置鉆場,在鉆場中施工走向長鉆孔,避免了一般頂板巖石走向長鉆孔需要在頂板巖層中布置鉆場,存在“盲巷”通風(fēng)的安全隱患和管理困難等問題。此外,為了提高走向鉆孔有效抽采長度(鉆孔仰角小),同時又要減少鉆孔中煤孔段的長度 (仰角大),為了避免這一矛盾,提出了走向鉆孔采用長短鉆孔結(jié)合的方式布置,這樣既能夠提高鉆孔的有效作用長度,又避免長煤孔施工困難、易塌孔、封孔困難的問題。這種抽采方式具有施工快速、簡單,投入相對于其他抽采方式少。

施工布置的走向長短鉆孔的終孔層位如圖 5所示,約為 11～44m左右。

圖5 3207工作面走向長短鉆孔終孔層位

4 工作面采空區(qū)瓦斯治理效果考察

3207工作面走向鉆孔瓦斯抽采效果評價有兩個指標(biāo),一是鉆孔的抽采效果如何,二是是否能夠有效地解決工作面瓦斯涌出問題。

3207工作面截止 2008年 11月 7日共施工頂板鉆場 13個,工作面已推進(jìn) 10個鉆場,鉆場最大瓦斯抽采量為 10.65m3/min,平均每個鉆場的瓦斯抽采量為 8.4m3/min,瓦斯?jié)舛绕骄鶠?75%左右。

從圖 6可以看出,采用走向長短鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯前上隅角瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?1.39%,平均瓦斯?jié)舛葹?0.6%,采用頂板鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯后,上隅角瓦斯?jié)舛茸畲笾禐?0.98%,平均瓦斯?jié)舛葹?0.56%,前后相比降低了 7.5%。

圖6 走向長鉆孔使用前后 3207工作面上隅角瓦斯?jié)舛葘Ρ?/p>

圖7 走向長鉆孔使用前后 3207工作面瓦斯超限次數(shù)對比

從圖 7可以看出,采用走向長短鉆孔抽采采空 區(qū)瓦斯前 (2008.3-2008.4)上隅角、回風(fēng)巷、瓦斯尾巷超限次數(shù)分別為 75次、73次和 44次,平均超限 3.2次/d;治理后 (2008.5-2008.10)超限次數(shù)下降到 26次、37次和 36次,平均超限0.55次 /d,前后相比降低了65.3%,49.3%和18.2%。

5 結(jié)論

(1)采用走向長短鉆孔治理工作面采空區(qū)瓦斯涌出效果明顯,基本上能夠保障工作面正常安全回采,此方法是切實可行的,平均超限次數(shù)由 3.2次/d下降到 0.55次 /d,極大地緩解了礦井的生產(chǎn)與安全壓力。

(2)該方法適用性較強(qiáng),適合在相近條件的高瓦斯礦井中推廣應(yīng)用。

從該方法使用條件可以看出：該方法不改變工作面已形成通風(fēng)、生產(chǎn)系統(tǒng),不影響正常的生產(chǎn)作業(yè);不需要較大的經(jīng)濟(jì)投入 (相對于其他抽采方法而言);適應(yīng)性強(qiáng)。

(3)采用長短鉆孔結(jié)合的方式能夠較好地解決抽采鉆孔之間的銜接問題,實現(xiàn)連續(xù)抽采。

TD712.62

B

1006-6225(2010)04-0115-03

2010-03-05

楊利平 (1980-),男,湖北應(yīng)城人,碩士;助理工程師,主要從事礦井瓦斯災(zāi)害治理。

于海湧]