底板穿層鉆孔預(yù)抽采面上隅角瓦斯技術(shù)的研究

摘要：本文系統(tǒng)分析了工作面瓦斯涌出來(lái)源，提出了底板穿層鉆孔、本煤層順層鉆孔和工作面淺孔聯(lián)合抽放瓦斯技術(shù)，并對(duì)抽放效果進(jìn)行了對(duì)比分析，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)，取得了良好的抽采效果。

關(guān)鍵詞：預(yù)抽 穿層鉆孔 上隅角瓦斯

中圖分類號(hào)：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）05（c）-0000-00

Research on Pre-pumping Gas Technology in Face Upper Corner

Through Floor Crossing Holes

HUANG Chun-ming

（The First Mine of Shoushan of Henan Pingbao Colliery Corporation， Henan，Pingdingshan 467000）

Abstract：The article analysed the sources of gas emission in working face， raised floor crossing borehole，the seam drilling and working surface of shallow hole combined gas drainage technology ， through on-site industrial tests， and achieved good pre-pumping effect.

Keywords： Pre-pumping； Floor crossing holes； Gas in face upper corner

1 前言

回采工作面上隅角是瓦斯超限的聚集區(qū)，多數(shù)瓦斯事故都發(fā)生在工作面的上隅角，因此對(duì)采面上隅角瓦斯管理是煤礦工作中的重中之重，常用的方法是對(duì)上隅角進(jìn)行封堵、掛導(dǎo)風(fēng)障，但效果仍不太理想。本文上隅角瓦斯治理是在風(fēng)巷底板巖石中做一條巖石抽放巷，在抽放巷內(nèi)向采面上隅角打大孔徑鉆孔進(jìn)行抽放，以解決采面上隅角瓦斯超限問(wèn)題。

2 工作面概況

己15-12041采面位于己二采區(qū)上部，是采區(qū)的一個(gè)首采工作面，該采面走向長(zhǎng)1100m，傾斜寬165m，煤層厚3.2m，傾角為10°～12°，瓦斯含量16m3/t，瓦斯壓力2.40Mpa，采煤方式為綜采一次采全高，屬突出危險(xiǎn)工作面。

3 瓦斯涌出規(guī)律及特點(diǎn)

3.1 瓦斯涌出量分析

根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)測(cè)，煤壁為4～6m3/min，落煤為2～3m3/min，上隅角為5～6m3/min，其它1～2m3/min，總涌出量為12～18m3/min。從測(cè)試參數(shù)可以看出，煤壁和上隅角涌出量較大，分別占總涌出量的33.3%和41.7%，落煤占16.7%，其它占8.3%。

3.2 特點(diǎn)

3.2.1 煤壁：涌出量較大，較為穩(wěn)定，波動(dòng)不大，受外界影響不大；

3.2.2 落煤：有一定的波動(dòng)，波動(dòng)幅度與割煤速度、落煤量等因素有關(guān)系；

3.2.3 上隅角：涌出量大，波動(dòng)幅度大，受外界影響大，一是受通風(fēng)系統(tǒng)影響，如系統(tǒng)不穩(wěn)定，經(jīng)常開(kāi)關(guān)風(fēng)門；二是受上下隅角封堵效果的影響。

3.3 采空區(qū)三帶瓦斯分析

3.3.1 根據(jù)劃分，采空區(qū)沿豎直方向可劃分為：冒落帶、裂隙帶、變形帶三帶，八

礦己15煤層頂板以上8～10 m有一層不易垮落的細(xì)砂巖，冒落帶上部只能冒落到該位置，因此冒落帶高度為8～10m，裂隙帶厚度30～40m，變形帶厚度50～100m。

3.3.2 瓦斯分析：冒落帶下部為低濃度瓦斯，在采面負(fù)壓通風(fēng)的作用下，瓦斯大部分從上隅角涌出，其上部瓦斯?jié)舛容^高，受負(fù)壓通風(fēng)影響較小，只有頂板垮落或周期來(lái)壓時(shí)，才向工作面涌出；裂隙帶富含大量的高濃度游離瓦斯，一般不向外涌出。

4 上隅角底板穿層抽放

原理：利用底板抽放巷的穿層鉆孔將上隅角積聚的瓦斯通過(guò)管路抽走。此抽放優(yōu)點(diǎn)是：上隅角的瓦斯在抽放負(fù)壓的作用下向后運(yùn)動(dòng)，保證了上隅角瓦斯不超限。

方法：在風(fēng)巷底板巖石中沿走向做一條抽放巷，抽放巷與風(fēng)巷水平外錯(cuò)25m，層間距8～12m，巷道寬度4.5m，高3.2m。錨網(wǎng)索支護(hù)，抽放巷作用一是掩護(hù)煤巷掘進(jìn)，在抽放巷內(nèi)向煤巷打鉆預(yù)抽，防治煤與瓦斯突出；二是解決采面上隅角瓦斯。

鉆孔布置：底板抽放巷內(nèi)沿走向每隔30m布置一個(gè)Φ300mm的上隅角穿層抽放鉆孔，鉆孔布置在采面風(fēng)巷上幫中上部的位置，鉆孔內(nèi)全程下套管，與抽放巷內(nèi)的瓦斯抽放管聯(lián)網(wǎng)，并安設(shè)閥門進(jìn)行控制，根據(jù)采面推進(jìn)情況進(jìn)行抽放。抽放系統(tǒng)上安裝瓦斯參數(shù)監(jiān)控裝置，監(jiān)控瓦斯抽放濃度、負(fù)壓、流量和CO變化情況。見(jiàn)圖1。

隨著采面向前不斷推進(jìn)，上隅角穿層鉆孔將進(jìn)入到采空區(qū)的鉆孔打開(kāi)，同時(shí)關(guān)閉后面的鉆孔，每次只有靠近采面的鉆孔進(jìn)行抽放。

抽放系統(tǒng)采用地面瓦斯抽放泵站，抽放泵型號(hào)：2BEC-62泵，抽放流量 400m3/min，主干管管徑φ500mm，支干管管徑φ300mm。

圖1 穿層鉆孔布置圖

5 本煤層抽放

5.1機(jī)風(fēng)巷順槽抽放

在機(jī)風(fēng)巷沿走向每隔4m打一個(gè)順層鉆孔，孔徑φ89mm，上行孔孔深90m，下行孔孔深80m，利用地面站SK-60泵進(jìn)行抽放，抽放管徑φ200mm。

抽放后，經(jīng)取樣分析化驗(yàn)，瓦斯含量由 16m3/min下降到12m3/min，瓦斯壓力由2.40Mpa下降到0.56MPa。

5.2 采面淺孔抽放

為防止本煤層抽放鉆孔由于孔深不夠所造成的空白帶而引發(fā)突出事故，沿采面每隔1.5m布置一個(gè)φ89mm、10m深鉆孔進(jìn)行抽放，一方面防止煤與瓦斯突出，一方面減少落煤時(shí)瓦斯涌出量，防止瓦斯超限事故，每次循環(huán)進(jìn)尺5m，留5m超前距，抽放后，進(jìn)行注水。

6 效果分析

6.1 抽放參數(shù)分析，見(jiàn)表1

表1 鉆孔抽放參數(shù)分析表

地 點(diǎn)

濃度

%

流量壓差

mmH2O

負(fù)壓

mmHg

混合

流量

m3/min

純流量

m3/min

穿層孔

4

1400

150

67.00

2.7

淺孔抽

12

50

115

7.44

0.88

機(jī)巷

10

80

120

12.00

1.20

風(fēng)巷

5

100

130

9.9

0.49

合計(jì)

5.17

6.2 抽放效果分析

分源抽放后，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛扔?.8%降到0.4%以下，日產(chǎn)量由1500噸提高到3000噸，杜絕了煤與瓦斯突出，見(jiàn)表2。

表2 抽放前后對(duì)比分析表

日期

回風(fēng)流瓦斯

上隅角瓦斯

%

日產(chǎn)量

t

濃度

%

流量

m3/min

抽

放

前

3月6日

0.66

13.2

0.89

1200

7日

0.70

14.0

1.0

900

10日

0.8

16.0

1.0

1400

15日

0.78

15.6

1.00

1100

20日

0.58

11.6

1.25

600

抽

放

后

4月6日

0.38

7.6

0.19

2900

10日

0.41

8.2

0.20

3200

12日

0.38

7.6

0.19

2000

17日

0.40

8.0

0.21

3300

23日

0.41

8.2

0.20

3200

7、結(jié)論

7.1底板巖巷穿層預(yù)抽解決了采煤工作面上隅角瓦斯超限問(wèn)題；

7.2 底板巖巷穿層預(yù)抽系統(tǒng)可靠穩(wěn)定易調(diào)控，能滿足抽放的需要；

7.3 解決了通過(guò)采用擋風(fēng)障和風(fēng)巷敷設(shè)管路抽放治理采面上隅角瓦斯管理難度大，工序復(fù)雜、治理效果差的問(wèn)題；

7.4 還存在一些難題，穿層鉆孔施工，打鉆困難，鉆孔方位不易精確控制；

7.5為今后工作面實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效提供了可靠的保證，為實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸隊(duì)伍成為可能。

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