安徽淮北高瓦斯礦井的多煤層開采技術(shù)研究及應(yīng)用*

李佳霖 尹金龍 楊超

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京 100083）

安徽淮北高瓦斯礦井的多煤層開采技術(shù)研究及應(yīng)用*

李佳霖 尹金龍 楊超

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）資源與安全工程學(xué)院，北京 100083）

本文以安徽省淮北礦區(qū)青東煤礦的7號和8號煤層開采為工程背景，針對8號煤層厚度大、瓦斯含量高等特點，采用開采解放層和瓦斯綜合抽放技術(shù)，實現(xiàn)了7號和8號煤層的安全開采。結(jié)果表明：解放層開采可以對目標(biāo)煤層的圍巖進(jìn)行卸壓，同時隨著解放層工作面的持續(xù)推進(jìn)，極大地促進(jìn)了目標(biāo)煤層瓦斯抽排效果。論文的研究驗證了解放層開采對高瓦斯煤層開采的重要作用，并在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

高瓦斯礦井 解放層開采 瓦斯抽放技術(shù) 數(shù)值模擬

近些年來，由于煤炭開采量的不斷攀升，礦井的開采深度也越來越大，受到賦存條件的影響，煤層的瓦斯含量也在不斷增高，為煤炭開采增加了難度，同時也嚴(yán)重威脅著礦井的安全生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計［1］，當(dāng)前我國正在生產(chǎn)的井工煤礦當(dāng)中，約有一半面臨高瓦斯或煤與瓦斯突出威脅，因此預(yù)防和治理煤與瓦斯突出事故于國于民意義重大。對于高瓦斯煤層開采，通常采取開采解放層的方法，即：先開采與之相鄰近的煤層釋放或抽采瓦斯，很多科技工作者在此方面做出了一定的成績。其中，孟戰(zhàn)成［2］、杜庫實［3］等人對保護層（也稱解放層）開采的影響范圍進(jìn)行了研究，田坤云［4，5］、朱勝利［6］等人則對保護層開采的影響效果進(jìn)行了分析，孟賢正［7］等人則側(cè)重于瓦斯抽采及應(yīng)用效果。本文以安徽省淮北礦區(qū)的青東煤礦為研究對象，對近距離7號和8號煤層的安全開采及瓦斯抽放技術(shù)進(jìn)行研究，并在實際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用，取得了很好的應(yīng)用效果。

1 工程背景

青東煤礦位于安徽省濉溪縣境內(nèi)，年設(shè)計生產(chǎn)能力180萬噸，設(shè)計生產(chǎn)年限69年，礦井于2010年開始生產(chǎn)，是淮北礦業(yè)集團的主力生產(chǎn)礦井。目前開采7號煤層和8號煤層，兩者的賦存特征和層位關(guān)系如圖1所示。

從圖1中可以看出，7號煤層和8號煤層間距變化較大，但是最薄的地方僅為13m左右。為了實現(xiàn)高瓦斯煤層8號煤層的安全開采，降低煤層中的瓦斯?jié)舛群蜌怏w壓力，將首先開采7號煤層（解放層），并通過7號煤層對8號煤層進(jìn)行瓦斯抽放作業(yè)。

2 理論分析

為了利用好解放層開采方法，需要知道在開采7號煤層過程中，8號煤層的圍巖應(yīng)力分布情況以及抽采過程中的瓦斯?jié)舛茸兓闆r。因此，通過FLAC數(shù)值模擬軟件，可以得到7號煤開采過程中8號煤層采場圍巖應(yīng)力變化的理論值。模型的建立是以正在開采的828工作面為工程背景的，工作面傾斜長度假定為120m，工作面從10m推進(jìn)至160m以遠(yuǎn)。其中當(dāng)工作面推進(jìn)60m時的采場圍巖應(yīng)力分布情況如圖2所示［8］。

從圖2中可以看出，較粗的黑線代表8號煤層，較細(xì)的黑線代表7號煤層，7號煤層中間的白色部分代表開采過的煤層。由于解放層7號煤層的開采，打破了圍巖應(yīng)力原來的平衡狀態(tài)，8號煤層的壓力得到了釋放，從而有利于瓦斯氣體的排出，降低煤層瓦斯?jié)舛取?/p>

3 工程實踐

實際開采過程中，8號煤層的瓦斯賦存壓力得到釋放以后，利用7號煤層已經(jīng)開采的工作面向8號煤層施工抽取瓦斯的長鉆孔，并持續(xù)不間斷地抽放8號煤層中賦存的瓦斯。通過對鉆孔抽取的瓦斯量進(jìn)行統(tǒng)計，得到瓦斯抽排量額變化情況如圖3所示。

從圖3中可以看出，隨著7號煤層工作面的不斷推進(jìn)，鉆孔瓦斯抽取量也在逐步攀升，并達(dá)到一定的量值后基本平衡。這說明，7號煤層開采對于8號煤層瓦斯的釋放具有促進(jìn)作用，解放層開采取得了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

（1）通過數(shù)值模擬分析得到，高瓦斯煤層開采過程中，可以通過開采解放層對目標(biāo)煤層的采場圍巖進(jìn)行卸壓，降低圍巖應(yīng)力。

（2）工程實踐結(jié)果表明，解放層工作面的開采可以促進(jìn)目標(biāo)煤層的瓦斯抽排，降低瓦斯?jié)舛?，為進(jìn)一步開采打好安全基礎(chǔ)。

［1］黃光利.硯石臺煤礦急傾斜俯偽斜上保護層開采保護范圍研究［D］.重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.

［2］孟戰(zhàn)成，魏風(fēng)清，史廣山，等.近距離上保護層開采保護范圍研究［J］.煤炭工程，2013（3）∶51-53+56.

［3］杜庫實.上保護層開采下伏煤巖層卸壓范圍研究［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2013，41（S2）∶176-178+181.

［4］田坤云，孫文標(biāo)，魏二劍.上保護層開采保護范圍確定及數(shù)值模擬［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，32（1）∶7-13.

［5］田坤云，唐現(xiàn)奇，劉志源，等.上保護層開采的保護效果及裂隙帶分析［J］.煤炭工程，2014，46（4）∶71-73.

［6］朱勝利.上保護層開采的保護效果及裂隙帶分析［J］.科技風(fēng)，2014（8）∶213.

［7］孟賢正，李成成，張永將，等.上保護層開采卸壓時空效應(yīng)及被保護層抽采鉆孔優(yōu)化研究［J］.礦業(yè)安全與環(huán)保，2013，4（1）∶26-31.

［8］李延振.青東礦上保護層開采保護范圍及保護效果研究［D］.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文，2016.

★項目資助：國家自然科學(xué)基金煤炭聯(lián)合基金項目（編號：U1361209）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助（ 2010QZ02）。

李佳霖（1991—），男，漢族，黑龍江哈爾濱五常人，碩士研究生，目前就讀于：中國礦業(yè)大學(xué)（北京），采礦工程專業(yè)。