高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究与实践--中国期刊网

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高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究与实践

发表时间：2020/12/21 来源：《基层建设》2020年第24期作者：黄学矿

[导读] 摘要：随着矿井开采水平的延伸，潞安集团五阳煤矿原煤瓦斯含量逐渐增大，矿井绝对瓦斯涌出量也相应增加。

        淮河能源集团淮南煤业公司地质勘探工程分公司
        摘要：随着矿井开采水平的延伸，潞安集团五阳煤矿原煤瓦斯含量逐渐增大，矿井绝对瓦斯涌出量也相应增加。高瓦斯矿井回采工作面的瓦斯治理一直是困扰矿井发展的难题，也是矿井瓦斯治理的难点。
        关键词：高瓦斯矿井；综采工作；瓦斯治理技术
        引言
        德通煤业位于河东煤田乡宁矿区，矿井为高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量38.63m3/min，相对瓦斯涌出量25.96m3/t,开采的2号煤层原始瓦斯含量为8.36m3/t，原始瓦斯压力0.52MPa。2201综采工作面绝对瓦斯涌出量在15m3/min以上，回采期间单靠通风难以解决上隅角瓦斯涌出问题，严重制约了矿井安全生产。为解决工作面瓦斯治理难题，通过采取本煤层钻孔预抽、密集尾抽钻孔抽采、高位定向长钻孔抽采、上隅角埋管抽采等方法，同时加大钻孔孔径、加密钻孔间距、提高封孔质量、延长预抽时间等措施对2201工作面进行瓦斯抽采作业。
        1工作面瓦斯情况
        7609工作面地面标高921～935m，工作面标高346～373m，埋深560m，可采长度1680m，切眼长度260m。7609工作面煤体最大瓦斯含量13.2m3/t，最大可解吸瓦斯含量11.11m3/t，残存量2.09m3/t，瓦斯压力0.64MPa。煤层主要参数实测值为，煤的孔隙率2.86%～2.92%，煤层透气性系数1.0719～13.2155m2/(MPa2•d)，百米瓦斯流量0.246～0.449m3/(min•hm)，衰减系数0.2651～0.2443d-1。7609工作面原煤瓦斯含量为6.0～13.2m3/t，平均瓦斯含量W0=10m3/t，平均可解吸瓦斯含量7.91m3/t，瓦斯储量36418200m3，可抽瓦斯储量28806796.2m3，工作面内无较大地质构造。
        2瓦斯治理技术
        2.1本煤层预抽钻孔瓦斯抽采

        本煤层钻孔预抽瓦斯是解决高瓦斯矿井瓦斯抽采问题的基本途径，2201综采工作面瓦斯治理施工时首先采取本煤层钻孔预抽的方案降低本煤层瓦斯含量，采用打钻的方式在工作面开采之前提前抽放开采煤层范围内的瓦斯，通过增加钻孔直径、加密钻孔密度、完善封孔质量等方式提高瓦斯抽采效果。本煤层预抽具有煤体卸压范围大、煤层暴露面积大、有利于瓦斯释放的优点，但因需要提前施工巷道及钻孔，导致掘进施工缓慢，掘进期间瓦斯管理难度大，且对封孔及联孔质量要求较高。具体施工及设计方案如下：在2201工作面两顺槽同时施工本煤层预抽钻孔，自切眼开始布置到工作面停采线。工作面两顺槽掘进期间，同时向回采区域煤壁侧施工本煤层抽采钻孔，距巷道底板1.5m处开孔，共布置钻孔762个，总工程量80220m。其中，2201轨道顺槽布置钻孔402个，2201胶带顺槽布置钻孔360个。切眼35m范围内由轨道顺槽向胶带顺槽施工32个长钻孔，钻孔深度180m，钻孔孔径Φ133mm，垂直巷道90°夹角，水平间距0.95m。35m以外钻孔由两顺槽同时对打，钻孔深度102m，钻孔孔径Φ133mm，垂直巷道90°夹角，水平间距1.9m。具体设计参数如表1所示，施工平面图如图1所示。
        2.2顺层钻孔预抽
        钻孔布置a)7609回风巷。在回风巷靠工作面侧共布置2排钻孔，呈三花眼布置，钻孔水平间距为1m，上排钻孔开孔高度距巷道顶板2m，下排钻孔开孔高度距巷道顶板2.3m，共施工约1680个钻孔。b)7609运输巷。在运输巷靠工作面侧布置一排钻孔，钻孔开孔高度距巷道顶板2m，钻孔水平间距为1m，共施工约1680个钻孔。c)7609切眼。距7609回风巷5m处布置第一个钻孔，间距1m，开孔高度1.5m，共布置钻孔250个。顺层钻孔布置具体参数如表1所示。

        2瓦斯综合治理措施
        2.1板预裂爆破
        在工作面回采前及回采过程中，对顶板岩层进行预裂爆破处理，能够有效地促进采空区顶板及时垮落，减小工作面回采期间周期来压步距，降低了回采期间顶板大面积垮落而造成的瓦斯超限风险。
        .17609回风巷侧残余瓦斯含量
        根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》（安监总煤装〔2011〕163号），该评价单元预抽范围长L=1680m，钻孔间距1m，钻孔数量1680个，预抽区域宽S=130m，煤层厚度H=5.8m，煤的容重γ=1.38t/m3，煤层原始瓦斯含量W1=10m3/t。根据7609运输巷、排水巷单孔抽采量情况，单孔抽采量Q单=0.008m3/min，预抽时间T=377d。因此，理论计算区域预抽残余瓦斯含量如下：预抽区域内煤炭储量M的计算公式如下：
        M=(L-H1-H2+2R)(l-h1-h2+R)mγ，(1)
        式(1)中，L为评价单元抽采钻孔控制范围内区域走向长度，取1680m；H1，H2为评价单元走向方向两端巷道瓦斯预排等值宽度，m，如果无巷道为0m，参照表2中数据分别取0m、18m；R为抽采钻孔的有效影响半径，取2m；l为评价单元抽采钻孔控制范围内区域倾向宽度，取130m；h1，h2为评价单元倾向方向两侧巷道瓦斯预排等值宽度，m，如果无巷道则为0m，参照表2中数据分别取0m、18m；m为评价单元平均煤层厚度，取5.8m；γ为评价单元煤的容量，取1.38t/m3。将相关数值代入式(1)中，可得M=(1680-0-18+2×2)×(130-0-18+2)×5.8×1.38≈1520152t。瓦斯储量Q总的计算公式为：
        Q总=M×W1。(2)

        将相关数值代入式(2)中，可得Q总=1520152×10=15201520m3。预抽期间，理论抽采瓦斯总量Q抽为：
        Q抽=N×Q单×T，(3)
        式(3)中，N为钻孔数量，个。将相关数值代入式(3)中，可得Q抽=1680×0.008×377×1440=7296307m3。区域残余的瓦斯总量Q残总为：
        Q残总=Q总-Q抽。(4)
        将相关数值代入式(4)中，可得Q残总=15201520-7296307=7905213m3。
        计算残余吨煤瓦斯含量W残为：W残=Q将相关数值代入式(5)中，可得W残=7905213÷1520152＝5.2m3/t。根据以上计算可知，回采前残余瓦斯含量为5.2m3/t，残存瓦斯含量为2.09m3/t，可解吸瓦斯含量为:3.11m3/t。÷M。(5)
        结束语
        高瓦斯矿井综采工作面瓦斯抽放采取本煤层顺层钻孔瓦斯抽放与采空区高抽巷瓦斯抽采技术以后，在工作面配风较小的情况下，保证工作面及其回风流中瓦斯不超限，消除了工作面上隅角瓦斯聚积，回风巷瓦斯时常超限的不安全隐患。这样做，为工作面乃至全矿井的安全生产提供了有力保障，保证了井下职工的生命财产安全，稳定了矿区社会秩序，具有深远的政治意义和良好的社会效益。
        参考文献
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