低透氣性煤層瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用研究

陳洲

摘 要：以西銘礦48705工作面地質(zhì)條件為例，對(duì)低透氣性煤層工作面瓦斯涌出情況進(jìn)行了分析，對(duì)該煤層預(yù)抽方案進(jìn)行了優(yōu)化，在原有平行抽采的基礎(chǔ)上加入了扇形預(yù)抽鉆孔，同時(shí)加入了專(zhuān)用瓦斯抽采巷道治理工作面瓦斯的方案，并成功在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)踐。由現(xiàn)場(chǎng)瓦斯抽采效果可知，采用該方案后，工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量降低至29.7m3/min，瓦斯抽采效果較好。

關(guān)鍵詞：低透氣性煤層瓦斯;抽采技術(shù);研究

1 工程背景

目前，西銘礦主要開(kāi)采8#煤層，煤層埋深約為330m，平均厚度為4.12m，煤層傾角平均為4°，屬于近水平煤層。48705工作面為該礦井一個(gè)綜采工作面。由地質(zhì)資料可知，該工作面瓦斯含量在3.5～4.6m3/t范圍內(nèi)，平均瓦斯壓力為0.19MPa，煤層透氣性系數(shù)為0.79m2/（MPa2·d），煤層的瓦斯涌出衰減系數(shù)為0.042d-1，工作面瓦斯的絕對(duì)涌出量最大為75.3m3/min。工作面頂板巖層分布情況如圖1所示。對(duì)48705工作面的瓦斯來(lái)源進(jìn)行分析，該工作面的瓦斯是煤層開(kāi)采過(guò)程中的落煤瓦斯和采空區(qū)內(nèi)的瓦斯。

2 煤層瓦斯抽采方案

結(jié)合該礦井8#煤層的瓦斯地質(zhì)條件和瓦斯來(lái)源進(jìn)行分析，本文提出采用扇形鉆孔與平行鉆孔相結(jié)合的方法提前抽采該煤層的瓦斯。同時(shí)，在工作面內(nèi)布置專(zhuān)用瓦斯抽采巷道，以達(dá)到降低工作面內(nèi)瓦斯含量的目的。

2.1 煤層瓦斯預(yù)抽方案

受煤層傾斜角度的影響，如果在工作面兩側(cè)順槽均布置抽采鉆孔，其中一側(cè)鉆孔會(huì)受到煤體中水分的影響，導(dǎo)致鉆孔抽采效果一般，抽采效率低。因此，本煤層提前抽采的鉆孔均布置在工作面一側(cè)的巷道，鉆孔布置情況如圖2所示。

預(yù)抽瓦斯的鉆孔主要布置在鉆場(chǎng)內(nèi)，鉆場(chǎng)布置在運(yùn)輸順槽內(nèi)，每個(gè)鉆場(chǎng)之間的距離為50m。扇形預(yù)抽鉆孔布置在鉆場(chǎng)內(nèi)，每個(gè)鉆場(chǎng)施工25個(gè)扇形鉆孔，鉆孔直徑為113mm，每個(gè)鉆孔的間距為0.6m，鉆孔與運(yùn)輸順槽的夾角在30°～90°范圍內(nèi)，鉆孔深度在60～170m范圍內(nèi)，開(kāi)孔位置與煤層底板距離為1.0m，鉆孔的傾斜角度與工作面煤層保持平行。除扇形鉆孔外，工作面同時(shí)加入平行鉆孔，鉆孔布置在扇形抽采鉆場(chǎng)之間，鉆孔直徑與扇形鉆孔大小相同，鉆孔之間的距離為2m，鉆孔在底板巖層上方1.8m，深度為150m，所有鉆孔均與運(yùn)輸順槽垂直，傾斜角度同樣與煤層保持一致。

2.2 專(zhuān)用瓦斯抽采巷抽采瓦斯方案

2.2.1 專(zhuān)用瓦斯抽采巷抽采原理

對(duì)于低透氣性煤層，在工作面布置專(zhuān)用瓦斯抽采巷道是抽采工作面煤層內(nèi)瓦斯的主要方式。通過(guò)抽采巷道內(nèi)的抽采管路，工作面回采過(guò)程中涌入頂板與上隅角的瓦斯會(huì)進(jìn)入到抽采巷道內(nèi)，然后通過(guò)抽采管路排出，以起到降低工作面內(nèi)瓦斯含量的作用。

2.2.2 專(zhuān)用瓦斯抽采巷布置方案

專(zhuān)用瓦斯抽采巷道位置的合理性是影響其抽采瓦斯的關(guān)鍵因素。由于48705工作面采用的是綜采開(kāi)采方式，煤層厚度較大，在工作面開(kāi)采過(guò)程中，頂板受到開(kāi)采影響的卸壓瓦斯會(huì)釋放出來(lái)，如果專(zhuān)用瓦斯抽采巷道布置在頂板巖層中較高的層位，這部分卸壓瓦斯則無(wú)法通過(guò)專(zhuān)用抽采巷道排出，導(dǎo)致工作面各位置的瓦斯含量超出安全范圍。此外，瓦斯會(huì)沿著工作面采空區(qū)裂隙向深處流動(dòng)，導(dǎo)致采空區(qū)漏風(fēng)情況加重，發(fā)生自燃現(xiàn)象。如果專(zhuān)用瓦斯抽采巷道布置在頂板巖層中較低的層位，巷道會(huì)受到工作面劇烈的回采影響，巷道圍巖受到的破壞程度較高，不利于瓦斯抽采。為了達(dá)到較好的抽采效果，專(zhuān)用瓦斯抽采巷道必須布置在頂板合理的層位。

鑒于48705工作面頂板巖層的分布情況，由于頂板直接頂巖層厚度為4.04m，巖性主要為石灰?guī)r，專(zhuān)用瓦斯抽采巷道布置在該巖層中，巖層致密堅(jiān)硬，巷道圍巖條件較好，并且該巖層位于工作面頂板裂隙帶內(nèi)，采空區(qū)瓦斯多聚集在這一層位?；谶@一情況，將專(zhuān)用抽采巷布置在頂板灰?guī)r巖層內(nèi)，巷道高度與工作面回風(fēng)順槽垂直高度為5m，與回風(fēng)順槽呈內(nèi)錯(cuò)關(guān)系，內(nèi)錯(cuò)距離為10m。

3 抽采效果分析

為了分析48705工作面的瓦斯預(yù)抽效果，對(duì)工作面在回采過(guò)程中的專(zhuān)用瓦斯抽采巷和預(yù)抽鉆孔的瓦斯流量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，專(zhuān)用瓦斯抽采巷內(nèi)瓦斯抽采量較大，平均達(dá)到43.6m3/min，該煤層瓦斯預(yù)抽量平均為9.4m3/min。采用煤層預(yù)抽與專(zhuān)用瓦斯抽采巷道后，在采用該煤層預(yù)抽與專(zhuān)用瓦斯抽采巷方案治理瓦斯后，工作面的瓦斯涌出量已降低至較低水平，表明本文研究的方案具有著較好的抽采效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

煤層中大都含有瓦斯，瓦斯的含量主要受煤層透氣性的影響，當(dāng)煤層透氣性較小時(shí)，內(nèi)部瓦斯無(wú)法通過(guò)煤層中的裂隙通道流出，隨著工作面的開(kāi)采，大量的瓦斯會(huì)跟著一起涌出。瓦斯的大量涌出往往會(huì)導(dǎo)致工作面內(nèi)瓦斯含量超限，進(jìn)而發(fā)生瓦斯爆炸等事故，威脅作業(yè)人員的生命安全，因此，采取合理的瓦斯治理措施十分重要。本文以西銘礦高瓦斯礦井低透氣性煤層地質(zhì)條件為例，對(duì)瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，研究結(jié)果可為類(lèi)似條件的礦井提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李明好.低透氣性特厚煤層工作面高位抽放技術(shù)應(yīng)用[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2003（S1）：79-80+1.

[2]程遠(yuǎn)平，俞啟香.煤層群煤與瓦斯安全高效共采體系及應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003（05）：5-9.

[3]趙青云，許英威.提高低透氣性煤層抽排瓦斯量的試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2002（01）：17-19+67.

[4]蔡彥田，張會(huì)生.緩傾斜低透性煤層群上行開(kāi)采瓦斯抽放技術(shù)[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2000（S1）：92-94+149.

[5]劉漢邦.提高低透性特厚煤層瓦斯抽放效果的技術(shù)和實(shí)踐[J].礦業(yè)安全與環(huán)保，2000（S1）：115-116+126-149.