振興煤礦高位鉆孔瓦斯抽采實(shí)踐

韓谷雨

(揚(yáng)州市礦務(wù)局振興煤礦,貴州省黔西南州,562300)

振興煤礦高位鉆孔瓦斯抽采實(shí)踐

韓谷雨

(揚(yáng)州市礦務(wù)局振興煤礦,貴州省黔西南州,562300)

針對(duì)振興煤礦在1501采面傾斜上山回采期間出現(xiàn)瓦斯超限導(dǎo)致瓦斯燃燒的事故,采取了高位鉆孔抽采裂隙帶瓦斯、埋管抽采采空區(qū)深部瓦斯等綜合治理瓦斯措施,結(jié)果表明,采空區(qū)的瓦斯大部分都通過(guò)抽采孔而排出,工作面上隅角的瓦斯?jié)舛冉档偷搅?.5%以下,回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛纫恢痹?.3%左右。

傾斜長(zhǎng)壁采煤法 高位鉆孔 瓦斯抽采 裂隙帶

TD712.6

B

1 工作面概況

黔西南州興仁縣振興煤礦是高瓦斯礦井,采用傾斜長(zhǎng)壁上山回采方式。工作面傾斜長(zhǎng)度580 m,面長(zhǎng)156 m。工作面淺部為瓦斯風(fēng)化帶,瓦斯較低;深部為瓦斯帶,瓦斯較高。工作面所采煤層為M5煤層,煤厚為2.2～3.7 m,平均3.08 m,平均傾角10°左右,為緩傾斜中厚煤層,M5煤層瓦斯含量為12.89 m3/t。上部為M4煤層,煤厚1.02 m,層間距30.4 m;下部為M6煤層,層間距為15.3 m。在巷道掘進(jìn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)褶曲發(fā)育,小斷層較多,且有一底臌。

在巷道掘進(jìn)期間,當(dāng)1501運(yùn)輸巷掘進(jìn)到350 m位置時(shí)遇到了地質(zhì)構(gòu)造帶,煤層變軟瓦斯突增,炮后瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)10%以上,突出指標(biāo)K1值都在臨界值以上,前后共發(fā)生兩次瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象?；夭沙跗?工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛葹?.5%,上隅角瓦斯?jié)舛葹?.7%,瓦斯的抽采純量大致在1～3 m3/min,盡管回采期間采取了一些措施,如增加風(fēng)量、減小本煤層的抽采半徑、采空區(qū)側(cè)采用擋風(fēng)簾、降低采煤機(jī)運(yùn)行速度等,但1501工作面仍發(fā)生了瓦斯燃燒事故。

2 理論分析

經(jīng)分析,瓦斯燃燒事故發(fā)生的主要原因有:未開采保護(hù)層;煤層透氣性差,預(yù)抽時(shí)間太短,僅有2個(gè)月左右,本煤層預(yù)抽效果不理想;高低負(fù)壓抽采濃度低,抽采效果差。對(duì)此,提出了高位鉆孔抽采空區(qū)裂隙帶高濃度瓦斯措施,同時(shí)加大埋管深度以抽采采空區(qū)深部瓦斯,以期達(dá)到控制采空區(qū)瓦斯?jié)舛鹊哪康摹?/p>

2.1 采空區(qū)上覆巖層垮落規(guī)律

巖層移動(dòng)及其特征理論表明,采用長(zhǎng)壁垮落采煤法,當(dāng)采深為采高的25倍或以上時(shí),上覆巖層移動(dòng)、變形和破壞可分為垮落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶,見(jiàn)圖1?？迓鋷挥诟矌r層的最下部?？迓鋷У母叨纫暩矌r性質(zhì)不同一般為采高的3～5倍?？迓鋷Э拷许斁€都有較大的空隙,便于風(fēng)流移動(dòng),漏風(fēng)壓可以帶動(dòng)采空區(qū)積聚的瓦斯向上隅角積聚,上隅角切頂線以外積聚的瓦斯,如果上面有高于風(fēng)流負(fù)壓的高負(fù)壓抽采,會(huì)大大減少隨風(fēng)壓進(jìn)入工作面上隅角瓦斯。斷裂帶位于垮落帶之上,根據(jù)覆巖巖性的不同,斷裂帶與垮落帶的總高度一般為采高的9～35倍。由于斷裂帶受漏風(fēng)負(fù)壓的影響較小,易于積聚高濃度的瓦斯。因此實(shí)施高位鉆孔抽采,抽采空區(qū)裂隙帶瓦斯,可以大大提高抽采效果。

圖1 采空區(qū)頂板“三帶”劃分

2.2 采空區(qū)瓦斯分布規(guī)律

采空區(qū)氣流流動(dòng)與瓦斯分布規(guī)律表明,工作面上覆巖層垮落后在采空區(qū)形成多孔介質(zhì)充填體,各處煤與矸石壓實(shí)程度差異較大,各處的風(fēng)壓變化很大,因此采空區(qū)各點(diǎn)的氣體流速相差很大。在礦井負(fù)壓的作用下,距采面較遠(yuǎn)處,采空區(qū)瓦斯由于受壓差的作用,一部分會(huì)向回風(fēng)中運(yùn)移,直到流入回風(fēng)巷隨風(fēng)流帶走。還有一部分瓦斯,特別是采空區(qū)深部的瓦斯不能克服摩擦阻力,因而不向回風(fēng)巷運(yùn)移,或者運(yùn)移速度相當(dāng)慢。

圖2 采空區(qū)瓦斯分布圖

在靠近工作面?zhèn)鹊牟煽諈^(qū)內(nèi),采面風(fēng)流有一部分漏入采空區(qū),并從回風(fēng)側(cè)返回回風(fēng)巷,漏風(fēng)大小與工作面供風(fēng)量大小和工作面通風(fēng)方式有關(guān)。通過(guò)對(duì)工作面采空區(qū)瓦斯?jié)舛葴y(cè)定,得出了采空區(qū)瓦斯?jié)舛确植肌⑦\(yùn)移及涌出規(guī)律,見(jiàn)圖2。

經(jīng)分析采空區(qū)瓦斯主要來(lái)源于殘留煤炭和鄰近煤層部分瓦斯解吸后,通過(guò)裂隙涌入采空區(qū),在通風(fēng)負(fù)壓的作用下,一部分瓦斯將涌向工作面及其上隅角并具有如下規(guī)律。

(1)隨著工作面向前推進(jìn),采空區(qū)冒落煤巖體的空隙由外向內(nèi)逐漸減少,風(fēng)流的流動(dòng)阻力逐漸增大,故漏風(fēng)量降低,瓦斯?jié)舛仍龃?當(dāng)距工作面位置達(dá)到35 m后,瓦斯?jié)舛仍鲩L(zhǎng)緩慢,最終在一定的瓦斯?jié)舛认纶呌诜€(wěn)定。

(2)工作面瓦斯?jié)舛茸怨ぷ髅娴倪M(jìn)風(fēng)側(cè)至回風(fēng)側(cè)逐漸增大,這是由于工作面煤壁、采落煤炭和部分采空區(qū)瓦斯涌入工作面所致。

(3)進(jìn)風(fēng)側(cè)部分新鮮風(fēng)流流入采空區(qū),該風(fēng)流在通風(fēng)負(fù)壓的作用下攜帶采空區(qū)瓦斯向上隅角方向移動(dòng),從而使進(jìn)風(fēng)側(cè)采空區(qū)瓦斯?jié)舛仍黾泳徛仫L(fēng)側(cè)增加迅速。

研究表明實(shí)施采空區(qū)埋管抽采采空區(qū)深部瓦斯,可以提高抽采深度,效果較好。

3 瓦斯抽采措施

3.1 高位鉆孔抽采

采用高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯,具體方法為沿工作面的傾斜方向在軌道巷每隔60 m布置1個(gè)鉆場(chǎng),鉆場(chǎng)布置在煤層上方頂板中,每個(gè)鉆場(chǎng)向工作面布置9～16個(gè)直徑為75 mm鉆孔,每個(gè)鉆孔長(zhǎng)度為80～100 m,終孔位置在工作面上方20～30 m的冒落帶和裂隙帶內(nèi),見(jiàn)圖3。

圖3 高位鉆場(chǎng)抽采示意圖

3.2 采空區(qū)預(yù)埋抽采管

減少工作面風(fēng)量,將風(fēng)量控制在1100 m3/min,在工作面兩巷每隔5 m施工一道黃泥墻,減少采空區(qū)漏風(fēng)負(fù)壓。軌道巷中預(yù)埋抽采管路,管徑?400 mm,每隔30 m設(shè)置1個(gè)低負(fù)壓抽采硐室,接支管至頂部,待抽采硐室進(jìn)入采空區(qū)黃泥墻中開始實(shí)施支管抽采,確保能抽到高濃度瓦斯。

此外,嚴(yán)格瓦斯管理,工作面每班必須安排兩名專職瓦斯員,一名負(fù)責(zé)在采煤機(jī)回風(fēng)側(cè)上方10 m處檢查瓦斯,一名負(fù)責(zé)檢查上隅角及回風(fēng)流瓦斯,工作面采煤機(jī)司機(jī)必須控制好割煤速度,服從瓦斯員的管理,割煤過(guò)程中發(fā)現(xiàn)回風(fēng)側(cè)的瓦斯?jié)舛瘸^(guò)0.6%時(shí),立即停止采煤機(jī)割煤,及時(shí)通知回風(fēng)巷道內(nèi)作業(yè)人員停止工作,現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理,并匯報(bào)礦調(diào)度室和通風(fēng)科值班室。

4 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)施高位鉆孔抽采裂隙帶瓦斯、采空區(qū)埋管抽采空區(qū)深部瓦斯等針對(duì)性瓦斯綜合治理措施后,工作面的瓦斯?jié)舛让黠@降低,采空區(qū)瓦斯大部分通過(guò)抽采孔排出,工作面上隅角的瓦斯?jié)舛冉档偷?.5%以下,回風(fēng)流的瓦斯?jié)舛仍?.3%左右,完全符合《煤礦安全規(guī)程》的要求,高位鉆孔內(nèi)抽采的瓦斯?jié)舛茸罡哌_(dá)78%,每個(gè)高位鉆場(chǎng)瓦斯抽采純量為6～15 m3/min,達(dá)到了預(yù)期的效果,保證了工作面的正?；夭?該工作面已安全回采7個(gè)月,出煤量為25萬(wàn)t,無(wú)瓦斯超限現(xiàn)象,取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

Application of gas drainage by high-position drilling to Zhenxing Coal Mine

Han Guyu
(Zhenxing Coal Mine,Yangzhou Mining Bureau,Qianxi’nan,Guizhou 562300,China)

Aiming at the coal burning accident caused by gas content over limit during excavating and mining inclined seam of No.1501 working face in Zhenxing coal mine,the comprehensive control measures,such as gas drainage by high-position drilling in fractured zone and by buried pipe in goaf,were adopted.The results showed that most of gas in goaf was drained from boreholes.The gas concentration in the upper corner of working face decreased to below 0.5%and that in return air was always kept at 0.3%.

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韓谷雨(1966-),男,江蘇江都人,高級(jí)工程師,碩士,現(xiàn)任揚(yáng)州市礦務(wù)局黔西南州興仁縣振興煤礦礦長(zhǎng)。

(責(zé)任編輯 梁子榮)