保护层开采工作面初采期瓦斯综合治理技术

发表时间:2019/12/16   来源:《防护工程》2019年16期   作者:张立军
[导读] 随着煤矿开采深度的增加,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井逐渐增多,而开采保护层是预防突出最有效、最经济的区域性预防突出的技术措施。

龙煤集团鹤岗有限责任公司峻德煤矿抽采区防突办  黑龙江鹤岗  154102
        摘要:随着煤矿开采深度的增加,高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井逐渐增多,而开采保护层是预防突出最有效、最经济的区域性预防突出的技术措施。保护层开采的关键是划定保护范围和确定保护效果。结合具体工程实际,分别从巷道掘进期及回采前瓦斯抽采优化对瓦斯的综合治理进行总结探究,并对其应用效果进行检测。
        关键词:矿井;瓦斯;综合治理
       
       
引言:峻德煤矿于2010年4月27日9时12分发生煤(岩)与瓦斯突出;2010年4月27日9时12分发生煤(岩)与瓦斯突出事故;煤(岩)与瓦斯突出地点是三水平中央一号水仓岩巷掘进工作面,突出煤层为30层煤层。
        本矿属于高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井,2019年测定矿井绝对瓦斯涌出量90.72m3/min,相对瓦斯涌出量20.37 m3/t,突出煤层为17、22-2、27-1、30、33-1层。为防止发生2010年的突出事故,利用南一区22-1层作为保护层,23层作为底板抽采巷进行对突出煤层22-2层煤进行保护,防止发生突出事故。
        一、矿井概况及通风情况
        峻德煤矿于1975年8月动工建设,1981年11月26日正式投产,设计能力为150万吨/年。2008年该矿进行产业升级改造,矿井生产能力达到400万吨/年。峻德井田南北走向长最大6.258km,平均为5.426km,东西倾斜长最大为4.088km,平均为3.584km,井田面积为19.5725km2。
        矿井通风方式为混合式,通风方法为抽出式。矿井总进风量23943m3/min,总回风量24750 m3/min。2019年矿井通风能力核定为413.08万t/a ,抽采能力核定418.1万t/a ,
        二、工作面概述
        本工作面位于三水平南一区22-1层二段,机道开门标高为-291,长402m,可采长度372.6。风道开门标高为-188.8,长444m,可采长度371.8。切眼长164m。区内有钻孔84-2、74-11,均为阶段水泥封孔。
        三水平南一区22-1层原始瓦斯压力为7.36m3/t,压力为0.58MPa,三水平南一区22-2层原始瓦斯压力为8.7m3/t,压力为0.85MPa。煤层瓦斯含量及瓦斯压力均超过规定临界值,因此需要进行治理。
        三、工作面瓦斯治理措施
        1、采用穿层钻孔结合顺层钻孔预抽
        设计在23煤层工作面进、回风巷布置向22-1、22-2煤层施工穿层钻孔,抽放22-1、22-2煤层瓦斯,实现区域综合防突措施。22-2煤层巷道掘进施工后,再利用机道施工顺层钻孔实现区段瓦斯治理,从而达到解突回采目的。
        在23层机道、回风道下帮向22层打穿层钻孔进行预抽消突,机道施工360个穿层预抽钻孔,回风道施工390个穿层预抽钻孔。保证掘进正常进组,待掘进进组后,在22层机道上帮向22层打顺层钻孔进行块段预抽消突。
       
        2、开采上保护层
        22-1层已开采保护层面积:走向长359m,倾斜长为168m,煤层厚度3米,面积60312㎡,开采煤量为25.3万吨。
        22-2层被保护层卸压面积:走向长347m,倾斜长为162m,煤层厚度2.5米,面积56214㎡。解放煤量为19.7万吨。
       
        3、.采用回风隅角埋管抽采
        随着工作面的推进,采空区冒落不实,造成漏风,围岩涌出大量的瓦斯积聚在采空区空间,随着风流涌入工作面,易造成回风隅角瓦斯积聚超限,影响生产,威胁安全。瓦斯抽采技术方案为后退式风巷预埋管法抽采采空区瓦斯。抽采管口距工作面3m左右时开始抽瓦斯。为了提高抽采效果,预埋管要做到防水、防渣、防堵和防砸,管口用铁沙网护口。
        4、采用回风道施工仰角钻孔抽采
        顶板抽采巷采空区抽采钻孔布置工作面开采初期,在工作面推进过程中,大量瓦斯通过采煤工作面,聚集在回风巷、回风隅角架头处。回采前在距切眼采空区范围每70m布置一个钻场,每个钻场布置3个抽采钻孔,控制标高为5~10m,再次对22-2层工作面回风隅角及采空区进行连管抽采,22-2层工作面采空区抽采采用低负压抽采系统抽采,增大抽采负压。
        四、掘进面瓦斯综合治理技术
        1、区域验证保证采掘安全生产
        我矿现在采掘工作面采用钻屑指标法,使用的是抚顺煤科院生产的MD-2钻屑解吸仪。
        在煤巷掘进工作面和采煤工作面应当分别采用细则第八十九条、第九十三条所列的工作面预测方法结合工作面瓦斯涌出动态变化等对无突出危险区进行区域验证,并按照下列要求进行:在工作面首次进入该区域时,立即连续进行至少两次区域验证;工作面每推进10~50m)至少进行2次区域验证,并保留完整的工程设计、施工和效果检验的原始资料;在构造破坏带连续进行区域验证;在煤巷掘进工作面还应当至少施工1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施,探测地质构造和观察突出预兆。
        2、其他措施
        ①合理调整掘进工作面配风量及风机位置,满足工作面作业期间的风流需求。②在工作面掘进过程中,及时采用锚喷支护,减少煤壁的瓦斯涌出。③结合掘进工作面涌出动态特征对22-2层煤进行区域验证,预测掘进工作面前方瓦斯灾害严重程度,并对可能存在的瓦斯灾害进行提前预警,保障工作面安全掘进。
        结束语
        保护层22-1层开采后,被保护层22-2层煤得到充分卸压,被保护层地应力降低,煤层膨胀变形,透气性增加,瓦斯解吸、排放能力增高,解吸 瓦斯通过裂隙通道充分释放。利用23层煤作为底板抽采巷既节省送底板抽采巷费用,且能达到一巷多用效果,为被保护层安全开采提供安全保障,大大降低了突出的危险性。
        参考文献:
        [1]叶川,李云,冷超.高瓦斯掘进工作面瓦斯涌出规律研究[J].煤炭技术,2015(8):168—171.
        [2]卢连宁,王广智.高瓦斯掘进工作面瓦斯治理方法[J].煤炭科学技术,2007(7):30—32.
        [3]陈延周,戴国勋.综合防突技术在沿沟矿的应用[J].江西煤炭科技,2013(4):13-14.
        [4]束华英,徐发科,廖文德.沿沟煤矿23702高位巷抽采瓦斯实践[J].江西煤炭科技,2007(2):23-24.
       

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