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瓦斯抽采技术在荫营煤矿瓦斯治理中的应用

时间:2018-12-04 15:15来源:科研动态周刊 作者:武书明 点击:
阳泉市荫营煤矿  武书明
一、 矿井概况 
荫营煤矿是山西省正华实业集团有限责任公司的主力煤矿之一,位于阳泉市郊区荫营镇。矿井设计生产能力2.4Mt/a。主采15号煤层,平均煤厚7.23m,煤层比较稳定,顶底板均为泥岩,属高瓦斯矿井。l5号煤层布有三个回采工作面,工作面绝对瓦斯涌出量最大为50.25m3/min,相对瓦斯涌出量为12.06m3/t,煤层瓦斯含量8.5 m3/t,钻孔瓦斯流量衰减系数为0.0936,煤层透气性系数0.2821,抽采难易属较难抽采类型。
矿井为满足瓦斯抽放需要,新建立了地面瓦斯抽放泵站,抽放泵站安装有2BEF-72型水环泵各4台,电机功率为710KW额定抽放能力达675 m3/min。井下在盘区布有抽放泵站,由两套抽采系统实现了高低负压抽采。根据地质报告提供资料,荫营煤矿拥有瓦斯储量1285M m3,其中可抽瓦斯638M m3,瓦斯抽放率为50%。根据矿井采掘工程计划,参照矿井实际抽放效果,确定本矿井抽放量为60 m3/min。另外考虑设备及系统检修,年抽放天数按350d计算,则年抽放瓦斯量为3.02Mm3。
二、 瓦斯抽采方法
15号煤层采用综采放顶煤采煤工艺,瓦斯涌出主要来源于开采本煤层和邻近层瓦斯涌出。对回采工作面瓦斯涌出量预测结果进行分析,可以得出各部分瓦斯涌出占回采工作面瓦斯涌出的比例。
回采工作面瓦斯涌出量预测结果
 
 
可以看出,开采层和邻近层瓦斯涌出量所占比例均比较大,因此在回采工作面瓦斯治理时,应采取有针对性的措施对开采层和邻近层的瓦斯涌出进行治理。根据煤层赋存条件、瓦斯涌出构成和巷道布置形式,采用以本煤层抽采为主、采空区抽采为辅,预抽、边采边抽相结合的综合抽采方法。
1、 本煤层瓦斯抽采
该矿井工作面回采时大部分瓦斯来源于本煤层,因此,从工作面回风顺槽向工作面煤体施工平行钻孔或利用千米钻机深钻孔对本煤层瓦斯进行抽采。
回采工作面瓦斯抽采方法:
(一)由工作面回风巷向工作面对打平行钻孔,1#钻孔距工作面切眼40m处,钻孔间距5m。钻孔与巷道呈90°夹角开孔,开孔高度2 m(如有夹矸宜避开夹矸)。单个回采工作面长度为150m,单个顺层抽采钻孔长度为100—120m。
钻孔布置如下图
 
 
(二)千米钻机钻孔深度为500米,所以工作面根据走向长度布置钻场个数。一般工作面走向长度为1000米,因此布置2个钻场进行抽采,每个钻场布置抽放主钻孔6个,分孔10-15个,开孔位置距顶板3m,距底板3m(煤厚平均7.23m,打钻孔时取6m)。
钻孔布置如图所示
 
2、邻近层瓦斯抽采
矿井回采煤层为15号煤层,其最大采高为3 m,回采后引起的顶底板岩层变形势必影响到邻近层,15号煤层上部的8上 号、8号、9上号、9号、11号、12号、13号、8号等煤层均在其开采影响范围内,上邻近层层数较多且分布不集中,邻近层瓦斯涌出来源比较分散。另外,依据对回采工作面瓦斯涌出量预测的结果及其来源构成的分析可以得出:瓦斯涌出量及其所占比例均很大。因此,必须对邻近层瓦斯进行治理。受开采层的采动影响,其上部或下部的邻近煤层得到卸压后会发生膨胀变形,使其透气性大幅度增加,因采动影响而在岩层与煤层之间形成的层间空隙不仅是卸压瓦斯的储存地点,也成为卸压瓦斯良好的流通渠道,因此采用顶板走向高抽巷抽采法抽采邻近层瓦斯(顶板走向高抽巷是指在开采层的顶部处于采动形成的裂隙带内布置的一条专用的邻近层瓦斯抽采的巷道.高抽采巷参数如下:顶板走向高抽巷布置于距l5号煤顶板40~50 m的位置,该巷道距工作面回风巷水平约35 m,巷道断面积为10m2 。巷道掘进完毕后,对巷道口进行密闭,并接抽采管对回采时的邻近层卸压瓦斯进行抽采) 。尤其是工作面初采期间,在高抽巷向工作面打穿层钻孔,可以避免工作面初采期间风量不足,瓦斯超限的现象。
3、采空区瓦斯抽采
15号煤层采用综采放顶煤采煤工艺,采空区残留煤炭较多。工作面回采时及采完后的密闭采空区仍有大量的瓦斯涌出,有必要对这部分瓦斯进行抽采。工作面回采时的采空区瓦斯可依靠高抽巷抽采,也可采用传统的采空区瓦斯抽采方法进行抽采。但为了提高高抽巷的利用率,已采完的密闭采空区可继续利用原顶板高抽巷进行抽采。
三、抽采效果
根据AQ1026-2006{煤矿瓦斯抽采基本指标》的规定:回采工作面瓦斯主要来自开采层且日产量在4000—6 000t之间的工作面,回采前煤层可解吸瓦斯含量应不大于5.5m/t 。宏远煤矿15号煤层工作面平均日产量为6000t,原煤瓦斯含量为8.5m/t,瓦斯预抽采后15号煤层的瓦斯含量为4.5m/t,达到AQ1026-2006《煤矿瓦斯抽采基本指标》的规定。
四、 结束语
(1)荫营煤矿采用综合瓦斯治理的方法,结合残存瓦斯含量法和统计煤层瓦斯预抽率对工作面瓦斯抽采进行效果评价,结果表明,采取的措施有效,消除了瓦斯超限的危险,实现了安全高效生产。
(2)本煤层瓦斯钻孔抽采工程量小,成本低,但是煤层透气性差,须进一步考虑二氧化碳予裂或深孔爆破作业技术,提高抽采效果。
(3)由于俯角抽采钻孔不方便排水,因积水封堵钻孔使抽采效果较差。所以,如果条件允许,本煤层的顺层抽采瓦斯钻孔,应尽可能布置仰角钻孔,充分利用仰角钻孔易于排水的优势,以达到较好的抽采效果。

(责任编辑:kydtw)
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