迎面斜交鉆孔抽放瓦斯技術(shù)研究與應(yīng)用

史軍平

摘 要：根據(jù)國家瓦斯治理、瓦斯抽放等的相關(guān)規(guī)程規(guī)范以及平煤香山煤礦的具體情況，在收集整理相關(guān)資料，分析該礦煤層瓦斯賦存及戊9-0-22200綜采面頂?shù)装鍘r性及鄰近煤層瓦斯賦存等相關(guān)情況后，設(shè)計(jì)編制如下的平煤香山煤礦戊9-0-22200綜采面瓦斯抽放總體技術(shù)方案。

關(guān)鍵詞：斜交孔；瓦斯；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.049

1 礦井概況

香山礦屬國有股份制企業(yè)，位于平頂山市以西16km處，屬平頂山煤田。礦井始建于1958年，2008年經(jīng)產(chǎn)業(yè)升級，設(shè)計(jì)能力90萬噸，2013年核定行產(chǎn)能力105萬噸。礦井瓦斯等級為瓦斯礦井。開采煤層有丁、戊兩層煤，均為自燃煤層，煤塵具有爆炸性。開拓方式：為立井多水平分區(qū)式，目前有丁、戊組兩個(gè)采區(qū)。

通風(fēng)方式：礦井通風(fēng)方式為中央并列分區(qū)式，通風(fēng)方法為抽出式，回風(fēng)井兩個(gè)即戊組風(fēng)井、丁組風(fēng)井回風(fēng)。礦井通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。戊組風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)總回風(fēng)量4180 m3/min，丁組風(fēng)井主要通風(fēng)機(jī)總回風(fēng)量3190 m3/min，礦井總回風(fēng)量7370m3/min，礦井有效風(fēng)量6745m3/min，有效風(fēng)量率91.5%，礦井等積孔戊組風(fēng)井系統(tǒng)1.52m2丁組組風(fēng)井系統(tǒng)1.2m2。

2 戊9-0-22200綜采面概況

戊9-10-22200綜采工作面位于二水平戊二采區(qū)西翼，西起十一礦西風(fēng)井保護(hù)煤柱，東至戊組軌道下山，其上為戊9-10-22200采面（無回采，戊9-10-22200為跳采面），工作面范圍：有效走向長：2000m；傾斜長：180m；平均煤厚：2.5米。該采面煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層厚度在0.7—3.3m之間，平均厚度2.5m.。煤層走向N：125°，煤層傾向NE：26°， 傾角8°～22°，平均12°，采面配風(fēng)量2076m3/min。目前為生產(chǎn)采面，8月份瓦斯鑒定結(jié)果為：相對涌出量為1.68m3/t ，該面生產(chǎn)期間絕對瓦斯涌出量較大，絕對涌出量為8.2m3/min。

3 戊9-10-22200綜采面瓦斯治理的必要性和可行性分析

（1）戊9-10-22200綜采面瓦斯來源分析。由于未對各煤層的瓦斯參數(shù)進(jìn)行測定，因此，依據(jù)回采工作面的瓦斯鑒定數(shù)據(jù)。該工作面絕對瓦斯涌出量為10.7m3/min，相對瓦斯涌出量為1.68m3/t；生產(chǎn)期間采面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.4%左右，采面配風(fēng)量2076 m3/min。該采面為跳采面，上下相鄰均為實(shí)體煤。從采面瓦斯涌出分析，巷道煤壁瓦斯涌出量占20%，采面落煤占32%，采空區(qū)瓦斯涌出量占48%。根據(jù)以前回采情況，回采工作面瓦斯涌出主要為采空區(qū)瓦斯涌出。

（2） 戊9-0-22200綜采面上隅角瓦斯治理的必要性。按《煤礦安全規(guī)程》第181條規(guī)定，一個(gè)采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min，或一個(gè)掘進(jìn)工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min，采用通風(fēng)方法解決不合理的，必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，進(jìn)行瓦斯抽放工作。

（3）戊9-0-22200綜采面抽放上隅角及頂板瓦斯的可行性。瓦斯抽放的可行性主要考慮能否抽出瓦斯和能否達(dá)到有效的瓦斯抽放效果來評價(jià)。瓦斯抽放一般有本煤層抽放、高位鉆孔采空區(qū)抽放、上隅角頂板抽放，對于該采面通風(fēng)方式為U型通風(fēng)，上隅角及頂板瓦斯積聚較大，而采面及回風(fēng)流瓦斯?jié)舛饶軌驖M足要求。在上隅角插管、上隅角頂板抽放瓦斯，可滿足工作正常生產(chǎn)。抽放位置，瓦斯抽放泵站安裝在采面回風(fēng)巷風(fēng)門外，風(fēng)巷設(shè)置瓦斯抽放管路，抽出的瓦斯排到戊組總回風(fēng)巷。

（4） 抽放效果預(yù)計(jì)和瓦斯抽放規(guī)模。通過采取上隅角瓦斯治理措施后，在工作面風(fēng)量不變的情況下，工作面回風(fēng)風(fēng)流中的絕對瓦斯涌出量預(yù)計(jì)可降低到5m3/min以下，使上隅角和工作面回風(fēng)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛炔怀?，在此前提下，考慮一定的系數(shù)后，確定的瓦斯抽放規(guī)模約為1.77m3/min。

迎面斜交鉆孔是在風(fēng)巷里段向煤層頂板施工的抽放鉆孔.以工作面回采后采動(dòng)壓力形成的頂板裂隙作為瓦斯通道來抽放工作面煤壁以及上隅角涌出的瓦斯 。根據(jù)回采工作面礦山周期來壓規(guī)律，煤層隨工作面回采后，在工作面周圍將形成一個(gè)采動(dòng)壓力場，采動(dòng)壓力場及其影響范圍在垂直方向上形成三個(gè)帶，即冒落帶、裂隙帶、和彎曲下沉帶。在水平方向上形成三個(gè)區(qū)，即煤壁支撐影響區(qū)、離層區(qū)和重新壓實(shí)區(qū)。在這個(gè)采動(dòng)壓力場中形成的裂隙空間，便成為瓦斯流動(dòng)通道。通過鉆孔內(nèi)的負(fù)壓，加速了瓦斯的流動(dòng)，使得迎面斜交鉆孔能夠抽出瓦斯，并且將超出該煤層瓦斯的抽放量。迎面斜交鉆孔可以實(shí)現(xiàn)超前抽放，即工作面距離孔口還有一段距離時(shí)，能夠抽出高濃度的瓦斯，這說明煤壁支撐區(qū)內(nèi)煤層頂板已存在裂隙作為通道。這部分瓦斯顯然是煤壁中原始煤體釋放的。隨著采動(dòng)的影響，工作面煤壁受壓形成瓦斯解吸.解吸的瓦斯又通過煤壁的裂隙和頂板裂隙流入抽放鉆孔.這是迎面斜交鉆孔能夠抽到高濃度瓦斯的主要原因.也是其重要作用點(diǎn)。迎面斜交鉆孔抽到上隅角瓦斯是在后期，隨著鉆孔的垂高變小.到接近冒落帶或進(jìn)入冒落帶時(shí)才能夠出現(xiàn)，這時(shí)抽放瓦斯的濃度變小，只要鉆場的鉆孔還能夠保留仍可發(fā)揮作用。

（5）技術(shù)指標(biāo)：1）結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、記錄技術(shù)參數(shù)。2）達(dá)到抽采達(dá)標(biāo)安全可靠。保證回采工作面安全生產(chǎn)。

（6）實(shí)施方案：1）鉆孔布置。每隔16 m布置一排孔。仰角在l2°～l6°，水平方位角9°～20°。2）安裝設(shè)備：鉆機(jī)型號。ZDY2300LX煤礦用履帶式液壓鉆機(jī)，鉆桿直徑75 mm。孔徑110 mm，鉆孔深度以打透老空區(qū)為準(zhǔn)（一般深度60～90 m）?？茁潼c(diǎn)。距頂l5～30 m左右，距上隅角15-35 m。封孔方法。直徑2.5寸不燃性塑料管15 m.采用聚氨脂封孔。利用該采面現(xiàn)有的瓦斯抽放管，抽放迎面斜交孔瓦斯。

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